Lehrplan MCG SI Chemie - Marie-Curie

vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Schulinterner Lehrplan für das Fach Chemie – SII
Stand: 05/2016
1
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Inhalt
Seite
1
Die Fachschaft Chemie am Marie-Curie-Gymnasium
3
2
Entscheidungen zum Unterricht
5
2.1
Unterrichtsvorhaben
5
2.1.1
Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
6
2.1.2
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase
13
2.1.3
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase GK
33
2.1.4
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase LK
76
2.2
Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit
126
2.3
Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung
128
2.4
Lehr- und Lernmittel
130
3
Entscheidungen zu fach- und unterrichts- übergreifenden Fragen 131
4
Qualitätssicherung und Evaluation
132
2
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
1
Die Fachschaft Chemie am Marie-Curie-Gymnasium
Aufbauend auf den Chemieunterricht in der SI, der in den Jahrgangsstufen 7,8 und 9
jeweils zweistündig erteilt wird, bietet das Marie-Curie-Gymnasium mit Eintritt in die
Oberstufe ein besonderes Profil im Rahmen der Chemie, die sogenannte
Doppelqualifikation (DQ) an, die die schulische Ausbildung bis hin zum Abitur mit einer
beginnenden Ausbildung zur chemisch-technischen Assistentin/ zum chemischtechnischen Assistenten verbindet. Besonders dieser Ausbildung wegen ist die
Ausstattung des MCG hinsichtlich experimenteller Arbeit im Fach Chemie sehr gut,
wovon auch der Chemieunterricht der SI und der SII profitieren, sodass auch hier dem
Experimentieren eine besondere Bedeutung zur Förderung von praktischen Fähigkeiten
und Fertigkeiten zukommt. Weiterhin kommt diese Ausstattung auch der in der SI
angebotenen „NW-AG“ zugute, wodurch u.a. auch die Teilnahme an Wettbewerben
gefördert wird.
In der Oberstufe sind durchschnittlich ca. 110 Schülerinnen und Schüler pro Stufe. Das
Fach Chemie ist in der Regel in der Einführungsphase mit 2 Grundkursen und in der
Qualifikationsphase je Jahrgangsstufe mit 1 Grundkurs vertreten. In jedem Jahr wird
das Fach Chemie als Leistungskurs angeboten, da dieser u.a. für die theoretische
Ausbildung zur/zum CTA im Rahmen der DQ obligatorisch ist.
Die Unterrichtseinheiten sind als Doppelstunden oder als Einzelstunden à 45 Minuten
organisiert, in der Oberstufe gibt es im Grundkurs 1 Doppel- und 1 Einzelstunde, im
Leistungskurs 2 Doppelstunden und 1 Einzelstunde wöchentlich.
Dem Fach Chemie stehen mehrere Fachräume und das große Labor sowie ein
Computerlabor zur Verfügung, von denen im Labor und in einem weiteren
Schülerübungsraum experimentell gearbeitet werden kann. Die vorhandenen Räume
werden auch von den weiteren Naturwissenschaften genutzt. So wird das Labor auch
von der Fachschaft Biologie genutzt, da sich hier besonders in der Einführungsphase
experimentelle Phasen (u.a. zur Enzymatik) anbieten und leicht durchführen lassen. Die
Ausstattung der Chemiesammlung mit Geräten und Materialien für Demonstrations- und
für Schülerexperimente ist sehr gut, die vom Schulträger darüber hinaus bereitgestellten
Mittel reichen für das Erforderliche aus.
Im Folgenden sollen die Besonderheiten, die sich durch die oben bereits
angesprochene Doppelqualifikation (DQ) ergeben, dargestellt werden.
Wie bereits eingangs erwähnt kann am MCG kann im Rahmen der SII eine Ausbildung
zum CTA (chemisch-technischen Assistenten) begonnen werden. Diese schließt zum
Abitur mit der Versetzungsprüfung CTA ab. Zur Beendigung der Ausbildung mit der
Abschlussprüfung ist anschließend das Heinrich-Hertz-Berufskolleg Düsseldorf für ein
weiteres Jahr zu besuchen. Zur Teilnahme am Profil der DQ ist Chemie in der
Einführungsphase als Grundkurs und in der Qualifikationsphase als Leistungskurs zu
belegen. Weiterhin ist in allen drei Jahren der SII das chemische Praktikum, welches
aus einem wöchentlich 4-stündig stattfindenden Labornachmittag besteht, zu
absolvieren. Die Themenbereiche des chemischen Praktikums sind die qualitativ3
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vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
anorganische Analyse (EF), die quantitativ-anorganische Analyse (Q1) und die
physikalisch-chemische Analyse (Q2). In diesen Praktika sind neben der praktischen
Laborarbeit Berichte hierzu abzugeben, deren Gesamtheit pro Halbjahr die Note für das
Praktikum bildet. Weiterhin dienen diese als Ausbildungsnachweis.
Für die Versetzungsprüfung-CTA sind neben dem Abitur im Chemie-Leistungskurs
weiterhin eine praktische Prüfung (ganztägig) im Labor zum Thema quantitativanorganische Analyse und eine mündliche Prüfung von ca. 20 Minuten zu den Themen
physikalische Chemie (Mess- und Prüftechnik) und Labordatenverarbeitung mittels EDV
abzuleisten.
Da es sich bei DQ um eine neben dem Regelunterricht der SII stattfindende Ausbildung
mit Mehrbelastung handelt, sind die hierbei erbrachten Leistungen in Absprache mit der
Bezirksregierung Düsseldorf in Anteilen auf die Regelstundenzahl von mind. 34
Wochenstunden pro Jahrgangsstufe anrechenbar. So wird das (vierstündige)
chemische Praktikum (CH-P) mit zwei Stunden als Vertiefungskurs-Chemie in der
Einführungsphase angerechnet. Das chemische Praktikum der Qualifikationsphase 1
kann als zweistündiger Projektkurs mit einer doppelt gewerteten Note für das gesamte
Schuljahr in die Qualifikation eingebracht werden. Damit entfällt weiterhin die
Verpflichtung der Facharbeit in der Q1. Weiterhin kann der CH-P-Kurs der Q2 als
besondere Lernleistung ins Abitur (freiwillig) eingebracht werden. Diese zählt damit wie
ein fünftes Abiturfach. Somit gehen die Noten aus der DQ (Lk-Chemie und CP) zu 40%
in das Abitur ein. Ein Antrag hierfür ist bis zum Ende der Qualifikationsphase 1 bei der
Schulleitung zu stellen.
Für weitere Informationen und genauere Aufschlüsselungen zur DQ steht der Lehrplan
zur Doppelqualifikation Chemie zur Verfügung.
4
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2
Entscheidungen zum Unterricht
2.1
Unterrichtsvorhaben
Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den
Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies
entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, alle Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans bei den Lernenden auszubilden und zu entwickeln.
Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der
Konkretisierungsebene.
Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) wird die gemäß
Fachkonferenzbeschluss verbindliche Verteilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt.
Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen sowie Eltern und
SchülerInnen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu
den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzen,
Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit herzustellen
und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Kompetenzen“ an
dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während
die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene konkretisierter
Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht
sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden
kann. Um Spielraum für Vertiefungen, besondere Schülerinteressen wie z.B. die
Anbindung an die DQ, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer
Ereignisse (z.B. Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses
schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. (Als 75 %
wurden für die Einführungsphase 90 Unterrichtsstunden, für den Grundkurs in der Q1
ebenfalls 90 und in der Q2 60 Stunden und für den Leistungskurs in der Q1 150 und für
Q2 90 Unterrichtsstunden zugrunde gelegt.)
Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur
Gewährleistung
vergleichbarer
Standards
sowie
zur
Absicherung
von
Lerngruppenübertritten und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz
Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausweisung „konkretisierter
Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Abweichungen von den
vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben
sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte jederzeit möglich.
Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der
Unterrichtsvorhaben insgesamt alle Kompetenzen des Kernlehrplans Berücksichtigung
finden.
5
2.1.1
Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben II:
Unterrichtsvorhaben I:
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:




UF1 Wiedergabe, UF2 Auswahl, UF3 Systematisierung
E2 Wahrnehmung und Messung, E4 Untersuchungen und Experimente
K 2 Recherche, K3 Präsentation
B1 Kriterien, B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen
Chemie heute SII – EF, Kapitel 1: Vom Alkohol zum Aromastoff
Zeitbedarf: ca. 40 Std. à 45 min
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:



UF1 Wiedergabe, UF3 Systematisierung
E3 Hypothesen, E5 Auswertung
K1 Dokumentation
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Gleichgewichtsreaktionen
Chemie heute SII – EF, Kapitel 2: Steuerung chemischer Reaktionen
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 min
Unterrichtsvorhaben IV:
Unterrichtsvorhaben III:
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:



Kontext: Steuerung chemischer Reaktionen - Methoden der
Kalkentfernung im Haushalt
E1 Probleme und Fragestellungen, E4 Untersuchungen und Experimente
K4 Argumentation
B3 Werte und Normen, B4 Möglichkeiten und Grenzen
Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des
Kohlenstoffs
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:


UF4 Vernetzung
E6 Modelle, E7 Arbeits- und Denkweisen
K3 Präsentation
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte:
 Stoffkreislauf in der Natur
 Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen
 Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Chemie heute SII – EF, Kapitel 3: Kohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf
Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 min
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Chemie heute SII – EF, Kapitel 3: Kohlenstoff und
Kohlenstoffkreislauf
Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45min
Summe Einführungsphase: ca. 86 Stunden
Unterrichtsvorhaben I:
Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben II:
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten:
Konzentrationsbestimmungen von Essigsäure in Lebensmitteln
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Starke und schwache
Säuren und Basen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 E2 Wahrnehmung und Messung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 K1 Dokumentation
 K2 Recherche
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen




UF2 Auswahl
UF3 Systematisierung
E1 Probleme und Fragestellungen
B1 Kriterien
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Zeitbedarf: 14 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten
Unterrichtvorhaben III
Unterrichtsvorhaben IV:
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF2 Auswahl







UF3 Systematisierung
UF4 Vernetzung
E2 Wahrnehmung und Messung
E4 Untersuchungen und Experimente
E6 Modelle
K2 Recherche
B2 Entscheidungen






E6 Modelle
E7 Vernetzung
K1 Dokumentation
K4 Argumentation
B1 Kriterien
B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt:
Inhaltliche Schwerpunkte:
7
 Mobile Energiequellen
 Mobile Energiequellen
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Unterrichtsvorhaben VI:
Kontext: Korrosion vernichtet Werte
Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:




UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E6 Modelle
B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: Elektrochemie






UF3 Systematisierung
UF4 Vernetzung
E3 Hypothesen
E 4 Untersuchungen und Experimente
K3 Präsentation
B3 Werte und Normen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Korrosion
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Zeitbedarf: ca. 6 Stunden à 45 Minuten
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: 86 Stunden
8
Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben II:
Unterrichtsvorhaben I:
Kontext: Wenn das Erdöl zu Ende geht
Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:













UF4 Vernetzung
E1 Probleme und Fragestellungen
E4 Untersuchungen und Experimente
K3 Präsentation
B3 Werte und Normen
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten
UF2 Auswahl
UF4 Vernetzung
E3 Hypothesen
E4 Untersuchungen und Experimente
E5 Auswertung
K3 Präsentation
B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Organische Werkstoffe
Zeitbedarf: ca. 24 Stunden à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III:
Kontext: Bunte Kleidung
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:






UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen
K3 Präsentation
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Farbstoffe und Farbigkeit
Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: 54 Stunden
9
Unterrichtsvorhaben I:
Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben II:
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E3 Hypothesen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 K1 Dokumentation
 B2 Entscheidungen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Inhaltsfelder: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltsfelder: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
 Titrationsmethoden im Vergleich
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Mobile Energiequellen







UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E1 Probleme und Fragestellungen
E2 Wahrnehmung und Messung
E4 Untersuchungen und Experimente
K2 Recherche
B1 Kriterien
Zeitbedarf: ca. 30 Stunden à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 36 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III:
Unterrichtsvorhaben IV:
Kontext: Elektroautos–Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse
Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:












UF2 Auswahl
UF4 Vernetzung
E1 Probleme und Fragestellungen
E5 Auswertung
K2 Recherche
K4 Argumentation
B1 Kriterien
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfelder: Elektrochemie
UF3 Systematisierung
E6 Modelle
K2 Recherche
B2 Entscheidungen
Inhaltsfelder: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Korrosion und Korrosionsschutz
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
10
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
 Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse
Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Kontext: Biodiesel als Alternative zu Diesel aus Mineralöl
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:






UF4 Vernetzung
E4 Untersuchungen und Experimente
K2 Recherche
K3 Präsentation
B2 Entscheidungen
B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 28 Stunden à 45 Minuten
Summe Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS: 126 Stunden
11
Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben II:
Unterrichtsvorhaben I:
Kontext: Maßgeschneiderte Kunststoffe - nicht nur für Autos
Kontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:












UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E4 Untersuchungen und Experimente
E5 Auswertung
E7 Arbeits- und Denkweisen
K3 Präsentation
B3 Werte und Normen
UF2 Auswahl
E3 Hypothesen
E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
 Organische Werkstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 34 Stunden à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III:
Unterrichtsvorhaben IV:
Kontext: Farbstoffe im Alltag
Kontext: Nitratbestimmung im Trinkwasser
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:












UF1 Wiedergabe
UF3 Systematisierung
E6 Modelle
K3 Präsentation
K4 Argumentation
B4 Möglichkeiten und Grenzen
E2 Wahrnehmung und Messung
E5 Auswertung
K1 Dokumentation
K3 Präsentation
B1 Kriterien
B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Farbstoffe und Farbigkeit
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption
Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten
.
Summe Qualifikationsphase (Q2) – LEISTUNGSKURS: 84 Stunden
12
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
2.1.2
Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Einführungsphase
Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft, Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge zu
übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten der Chemie herstellen
(UF1),
 zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen chemische Konzepte
auswählen und anwenden und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden (UF2),
 die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche
Strukturen begründen (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 kriteriengeleitet beobachten und erfassen und gewonnene Ergebnisse frei von
eigenen Deutungen beschreiben (E2),
 unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet
planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 in
vorgegebenen
Zusammenhängen
selbstständig
chemische
und
anwendungsbezogene Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen
Quellen bearbeiten (K2),
 chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht
sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen
Fachtexten darstellen (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen
Bewertungskriterien angeben und begründet gewichten (B1).
 für Bewertungen in chemischen und anwendungsbezogenen Zusammenhängen
kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begründeten Standpunkt
beziehen (B2).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Organische und anorganische Kohlenstoffverbindungen
Zeitbedarf: ca. 40 Std. à 45 min
13
Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische und anorganische) Kohlenstoffverbindungen
Zeitbedarf:
 42 Std. a 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 – Wiedergabe
 UF2 – Auswahl
 UF3 – Systematisierung
 E2 – Wahrnehmung und Messung
 E4 – Untersuchungen und Experimente
 K2 – Recherche
 K3 – Präsentation
 B1 – Kriterien
 B2 – Entscheidungen
Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Basiskonzepte:
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Lehrmittel/ Materialien/
Methoden, wie z.B.
Lehrbuch: Chemie heute SII, Einführungsphase, 2014, Kapitel 1:
Vom Alkohol zum Aromastoff
Ordnung schaffen:
Einteilung organischer
Verbindungen in
Stoffklassen
Alkane und Alkohole als
Lösemittel
 Löslichkeit
 funktionelle Gruppe
 intermolekulare
Wechselwirkungen: vander-Waals Ww. und
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler...
nutzen bekannte Atom- und
Bindungsmodelle zur Beschreibung
organischer olek le und
Kohlenstoffmodifikationen (E6).
Test zur Eingangsdiagnose
Mind Map
benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3).
S-Exp.:
 Löslichkeit von Alkoholen und
Alkanen in verschiedenen
Lösemitteln.
ordnen organische Verbindungen
aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in
Stoffklassen ein (UF3).
Arbeitspapiere:
 Nomenklaturregeln und
-übungen
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Wiederholung: Elektronegativität,
Atombau, Bindungslehre,
intermolekulare Wechselwirkungen
Anlage einer Mind Map, die im Laufe
der Unterrichtssequenz erweitert wird.
Diagnose: Begriffe, die aus der S I
bekannt sein müssten: funktionelle
Gruppen, Hydroxylgruppe,
intermolekulare Wechselwirkungen,
Redoxreaktionen, Elektronendonator /
14
Wasserstoffbrücken
 homologe Reihe und
physikalische
Eigenschaften
 Nomenklatur nach
IUPAC
 Formelschreibweise:
Verhältnis-, Summen-,
Strukturformel
 Verwendung
ausgewählter Alkohole
erklären an Verbindungen aus den
Stoffklassen der Alkane und Alkene das
C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).
beschreiben den Aufbau einer homologen
Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)
 intermolekulare
Wechselwirkungen.
Gruppenarbeit:
Darstellung von Isomeren mit
Molekülbaukästen.
-akzeptor, Elektronegativität
(Ggf. nach Auswertung des Tests:)
Bereitstellung von individuellem
Fördermaterial zur Wiederholung.
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (u.a.
Wasserstoffbrücken, van-der-WaalsKräfte) (UF1, UF3).
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodelle die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3).
wählen bei der Darstellung chemischer
Sachverhalte die jeweils angemessene
Formelschreibweise aus (Verhältnisformel,
Summenformel, Strukturformel) (K3).
beschreiben den Aufbau einer homologen
Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkohole.(UF1, UF3)
Wenn Wein umkippt
 Oxidation von Ethanol zu
Ethansäure
erklären die Oxidationsreihen der Alkohole
auf molekularer Ebene und ordnen den
Atomen Oxidationszahlen zu (UF2).
Exp.: pH Wert-Bestimmung,
Geruch, Farbe von Wein und
„umgekipptem“ Wein
Wiederholung: Säuren und saure
Lösungen.
Wiederholung: Redoxreaktionen
15
 Aufstellung des
Redoxschemas unter
Verwendung von
Oxidationszahlen
 Regeln zum Aufstellen
von Redoxschemata
beschreiben Beobachtungen von
Experimenten zu Oxidationsreihen der
Alkohole und interpretieren diese unter
dem Aspekt des Donator-AkzeptorPrinzips (E2, E6).
Alkohol im menschlichen
Körper
dokumentieren Experimente in
angemessener Fachsprache (u.a. zur
Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung
einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen
und Reaktionen eines natürlichen
Kreislaufs). (K1)
 Ethanal als
Zwischenprodukt der
Oxidation
 Nachweis der Alkanale
 Biologische Wirkungen
des Alkohols
 Berechnung des
Blutalkoholgehaltes
 Alkotest mit dem
Drägerröhrchen
(fakultativ)
Alkanale, Alkanone und
Carbonsäuren –
Oxidationsprodukte der
Alkanole
 Oxidation von Propanol
 Unterscheidung primärer,
sekundärer und tertiärer
Alkanole durch ihre
Oxidierbarkeit
 Gerüst- und
Positionsisomerie am
Bsp. der Propanole
zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter
Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe,
Alkohole) und ihrer Anwendung auf,
gewichten diese und beziehen begründet
Stellung zu deren Einsatz (B1, B2).
benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3).
ordnen organische Verbindungen
aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in
Stoffklassen ein (UF3).
D-Exp.:
 Oxidation von Propanol mit
Kupferoxid
S-Exp.:
 Oxidationsfähigkeit von
primären, sekundären und
tertiären Alkanolen, z.B. mit
KMnO4 .
Recherche
Wirkung von Alkohol
Vertiefung möglich: Essigsäure- oder
Milchsäuregärung.
S-Exp.: Fehling- und Tollens-Probe
fakultativ:
niveaudifferenzierte Aufgabe
zum Redoxschema der AlkotestReaktion
ggf. an dieser Stelle, wenn nicht
eingangs thematisiert:
Fächerübergreifender Aspekt
Biologie:
Intermolekulare Wechselwirkungen
sind Gegenstand der EF in Biologie
( z.B. Proteinstrukturen).
erläutern ausgewählte Eigenschaften
organischer Verbindungen mit Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (u.a.
Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-
16
 Molekülmodelle
 Homologe Reihen der
Alkanale, Alkanone und
Carbonsäuren
 Nomenklatur der
Stoffklassen und
funktionellen Gruppen
 Eigenschaften und
Verwendungen
Rückbezug zu
Ordnung schaffen:
Einteilung organischer
Verbindungen in
Stoffklassen
Künstlicher Wein?
a) Aromen des Weins
Gaschromatographie zum
Nachweis der
Aromastoffe
 Aufbau und Funktion
eines
Gaschromatographen
 Identifikation der Aromastoffe des Weins durch
Auswertung von
Gaschromatogrammen
Vor- und Nachteile
künstlicher Aromastoffe:
Beurteilung der
Verwendung von
Aromastoffen, z.B. von
Wiederholung: Säuren und saure
Lösungen.
Kräfte) (UF1, UF3).
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodelle die
Strukturen organischer Verbindungen
(K3).
wählen bei der Darstellung chemischer
Sachverhalte die jeweils angemessene
Formelschreibweise aus (Verhältnisformel,
Summenformel, Strukturformel) (K3).
erläutern die Grundlagen der Entstehung
eines Gaschromatogramms und
entnehmen diesem Informationen zur
Identifizierung eines Stoffes (E5).
nutzen angeleitet und selbständig
chemiespezifische Tabellen und
Nachschlagewerke zur Planung und
Auswertung von Experimenten und zur
Ermittlung von Stoffeigenschaften. (K2).
beschreiben Zusammenhänge zwischen
Vorkommen, Verwendung und
Eigenschaften wichtiger Vertreter der
Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde,
Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2).
Film: Künstlich hergestellter Wein:
Quarks und co (10.11.2009) ab 34.
Minute
Gaschromatographie: Animation
Virtueller Gaschromatograph.
Grundprinzip eines
Gaschromatopraphen: Aufbau und
Arbeitsweise
Gaschromatogramme von Aromen.
Diskussion:
Vor- und Nachteile künstlicher
Obstaromen in Joghurt, künstlicher
Käseersatz auf Pizza, etc..
erklären an Verbindungen aus den
Stoffklassen der Alkane und Alkene das
C-C-Verknüpfungsprinzip (UF2).
17
künstlichen Aromen in
Joghurt oder Käseersatz
Stoffklassen der Ester
und Alkene:
 funktionelle Gruppen
 Stoffeigenschaften
 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen
b) Synthese von
Aromastoffen
 Estersynthese
 Vergleich der
Löslichkeiten der Edukte
(Alkanol, Carbonsäure)
und Produkte (Ester,
Wasser)
 Veresterung als
unvollständige Reaktion
analysieren Aussagen zu Produkten der
organischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen
Sachverhalt und korrigieren unzutreffende
Aussagen sachlich fundiert (K4).
zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter
Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe,
Alkohole) und ihrer Anwendung auf,
gewichten diese und beziehen begründet
Stellung zu deren Einsatz (B1, B2).
ordnen Veresterungsreaktionen dem
Reaktionstyp der Kondensationsreaktion
begründet zu (UF1).
Experiment (L-Demonstration):
Synthese von Essigsäureethylester
und Analyse der Produkte.
führen qualitative Versuche unter
vorgegebener Fragestellung durch und
protokollieren die Beobachtungen (u.a.
zur Untersuchung der Eigenschaften
organischer Verbindungen) (E2, E4).
S-Exp.: (arbeitsteilig)
Synthese von Aromastoffen
(Fruchtestern).
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur Überprüfung
vor (E3).
Fächerübergreifender Aspekt
Biologie:
Kondensation von Aminosäuren zu
Polypeptiden in der EF.
Gruppenarbeit:
Darstellung der Edukte und
Produkte der Estersynthese mit
Molekülbaukästen.
18
Eigenschaften, Strukturen
und Verwendungen
organischer Stoffe
recherchieren angeleitet und unter
vorgegebenen Fragestellungen die
Eigenschaften und Verwendungen
ausgewählter Stoffe und präsentieren die
Rechercheergebnisse adressatengerecht
(K2, K3).
Recherche und Präsentation
(als Wiki, Poster oder
Kurzvortrag):
Eigenschaften und Verwendung
organischer Stoffe.
beschreiben Zusammenhänge zwischen
Vorkommen, Verwendung und
Eigenschaften wichtiger Vertreter der
Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde,
Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2).
(ggf. nach Klärung der
Reaktionsgeschwindigkeit)
Chemisches
Gleichgewicht
- Definition
- Beschreibung auf
Teilchenebene
- Modellvorstellungen
(Estersynthese &
Hydrolyse)
erläutern die Merkmale eines chemischen
Gleichgewichtszustands an ausgewählten
Beispielen (UF1).
Lehrervortrag:
Chemisches Gleichgewicht als
allgemeines Prinzip vieler
chemischer Reaktionen, Definition
alternativ: Arbeitsblatt:
Umkehrbare Reaktionen auf
Teilchenebene
ggf. Simulation
beschreiben und erläutern das chemische
Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6).
fakultativ:
Herstellung eines Parfums
Bei den Ausarbeitungen soll die
Vielfalt der Verwendungsmöglichkeiten von organischen Stoffen unter
Bezugnahme auf deren funktionelle
Gruppen und Stoffeigenschaften
dargestellt werden.
Mögliche Themen:
Ester als Lösemittel für Klebstoffe und
Lacke.
Aromastoffe (Aldehyde und
Alkohole) und Riechvorgang;
Carbonsäuren: Antioxidantien
(Konservierungsstoffe)
Weinaromen: Abhängigkeit von
Rebsorte oder Anbaugebiet.
Terpene (Alkene) als sekundäre
Pflanzenstoffe
führen qualitative Versuche unter
vorgegebener Fragestellung durch und
Modellexperiment: z.B.
Streichholz-Modellversuch
Vergleichende Betrachtung:
Chemisches Gleichgewicht auf der
Teilchenebene, im Modell und in
der Realität
Filmausschnitt: „Das Parfum“
19
S-Exp. zur Extraktion von
protokollieren die Beobachtungen (u.a.
 Duftpyramide
zur Untersuchung der Eigenschaften
Aromastoffen
 Duftkreis
organischer
Verbindungen)
(E2,
E4).
 Extraktionsverfahren
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Eingangsdiagnose, Versuchsprotokolle
Leistungsbewertung:
 C-Map, Protokolle, Präsentationen, schriftliche Übungen
Hinweise:
Internetquelle zum Download von frei erhältlichen Programmen zur Erstellung von Mind- und Concept Maps:
http://www.lehrer-online.de/mindmanager-smart.php
http://cmap.ihmc.us/download/
Material zur Wirkung von Alkohol auf den menschlichen Körper: www.suchtschweiz.ch/fileadmin/user_upload/.../alkohol_koerper.pdf
Film zum historischen Alkotest der Polizei (Drägerröhrchen):
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/16/oc/alkoholtest/alkoholtest.vlu/Page/vsc/de/ch/16/oc/alkoholtest/02_kaliumdichromatoxidation.vsc
ml.html
Film zur künstlichen Herstellung von Wein und zur Verwendung künstlich hergestellter Aromen in Lebensmitteln, z.B. in Fruchtjoghurt:
http://medien.wdr.de/m/1257883200/quarks/wdr_fernsehen_quarks_und_co_20091110.mp4
Animation zur Handhabung eines Gaschromotographen: Virtueller Gaschromatograph:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/3/anc/croma/virtuell_gc1.vlu.html
Gaschromatogramme von Weinaromen und weitere Informationen zu Aromastoffen in Wein:
http://www.forschung-frankfurt.uni-frankfurt.de/36050169/Aromaforschung_8-15.pdf
http://www.analytik-news.de/Fachartikel/Volltext/shimadzu12.pdf
http://www.lwg.bayern.de/analytik/wein_getraenke/32962/linkurl_2.pdf
Journalistenmethode zur Bewertung der Verwendung von Moschusduftstoffen in Kosmetika:
http://www.idn.uni-bremen.de/chemiedidaktik/material/Journalistenmethode%20Moschusduftstoffe.pdf
20
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 ausgewählte Phänomene und Zusammenhänge erläutern und dabei Bezüge zu
übergeordneten Prinzipien, Gesetzen und Basiskonzepten der Chemie herstellen
(UF1).
 die Einordnung chemischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fachliche
Strukturen begründen (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 zur Klärung chemischer Fragestellungen begründete Hypothesen formulieren und
Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung angeben (E3).
 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, da- raus qualitative und
quantitative Zusammenhänge ab- leiten und diese in Form einfacher funktionaler
Beziehungen beschreiben (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen
Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit Unterstützung
digitaler Werkzeuge (K1).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Gleichgewichtsreaktionen
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
21
Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Methoden der Kalkentfernung im Haushalt
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Gleichgewichtsreaktionen
Lehrbuch: Chemie heute SII, Einführungsphase, 2014, Kapitel 2:
Steuerung chemischer Reaktionen
Zeitbedarf: 22 Std. a 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Kalkentfernung
planen quantitative Versuche (u.a. zur
- Reaktion von Kalk mit Untersuchung des zeitlichen Ablaufs
Säuren
einer chemischen Reaktion), führen
- Beobachtungen
eines diese zielgerichtet durch und
Reaktionsverlaufs
dokumentieren die Ergebnisse (E2,
- Reaktionsgeschwindigke E4).
it berechnen
stellen für Reaktionen zur
Untersuchung der
Reaktionsgeschwindigkeit den
Stoffumsatz in Abhängigkeit von der
Zeit tabellarisch und graphsch dar (K1).
erläutern den Ablauf einer chemischen
Reaktion unter dem Aspekt der
Geschwindigkeit und definieren die
Reaktionsgeschwindigkeit als
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 – Wiedergabe
 UF3 – Systematisierung
 E3 – Hypothesen
 E5 – Auswertung
 K1 – Dokumentation
Basiskonzepte:
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
Verbindliche Absprachen
wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Brainstorming: Kalkentfernung im
ggf. Sedimentation
Haushalt
Wiederholung Stoffmenge
Schülerversuch: Entfernung von
Kalk mit Säuren
Ideen zur Untersuchung des
zeitlichen Verlaufs
Schülerexperiment:
Planung, Durchführung und
Auswertung eines entsprechenden
Versuchs (z.B. Auffangen des Gases)
S. berechnen die
Reaktionsgeschwindigkeiten
für verschiedene
Zeitintervalle im Verlauf der
Reaktion
(Haus)aufgabe: Ermittlung von
Reaktionsgeschwindigkeiten an
einem Beispiel
22
Einfluss auf die
Reaktionsgeschwindigkeit
- Einflussmöglichkeiten
- Parameter
(Konzentration,
Temperatur,
Zerteilungsgrad)
- Kollisionshypothese
- Geschwindigkeitsgesetz
für bimolekulare
Reaktion
- RGT-Regel
Differenzenquotienten c/t (UF1).
formulieren Hypothesen zum Einfluss
verschiedener Faktoren auf die
Reaktionsgeschwindigkeit und
entwickeln Versuche zu deren
Überprüfung (E3).
interpretieren den zeitlichen Ablauf
chemischer Reaktionen in Abhängigkeit
von verschiedenen Parametern (u.a.
Oberfläche, Konzentration, Temperatur)
(E5).
Chemisches Gleichgewicht
quantitativ
Arbeitsteilige Schülerexperimente:
Abhängigkeit der
Reaktionsgeschwindigkeit von der
Konzentration, des Zerteilungsgrades
und der Temperatur
Alternativ: Versuchsreihe zur
Beeinflussung der Reaktion von
Natriumthiosulfat mit Salzsäure (V3,
S. 53)
Ggf. Simulationsexperiment
erklären den zeitlichen Ablauf
chemischer Reaktionen auf der Basis
einfacher Modelle auf molekularer
Ebene (u.a. Stoßtheorie nur für Gase)
(E6).
Einfluss der Temperatur
- Ergänzung
Kollisionshypothese
- Aktivierungsenergie
- Katalyse
Geht das auch schneller?
Erarbeitung: Stoßtheorie, Deutung
der Einflussmöglichkeiten
Einfaches Geschwindigkeitsgesetz,
Vorhersagen
beschreiben und beurteilen Chancen
und Grenzen der Beeinflussung der
Reaktionsgeschwindigkeit und des
chemischen Gleichgewichts (B1).
Ggf. Diskussion: RGT-Regel,
Ungenauigkeit der Vorhersagen
interpretieren ein einfaches EnergieReaktionsweg-Diagramm (E5, K3).
Wiederholung: Energie bei
chemischen Reaktionen
beschreiben und erläutern den Einfluss
eines Katalysators auf die
Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe
vorgegebener graphischer
Darstellungen (UF1, UF3).
Unterrichtsgespräch: Einführung der
Aktivierungsenergie
formulieren für ausgewählte
Gleichgewichtsreaktionen das
Schülerexperiment: Katalysatoren,
z.B. bei der Zersetzung von
Wasserstoffperoxid
Arbeitsblatt: Von der
Reaktionsgeschwindigkeit zum
23
-
Wiederholung
Gleichgewicht
Hin- und Rückreaktion
Massenwirkungsgesetz
Beispielreaktionen
Massenwirkungsgesetz (UF3).
chemischen Gleichgewicht
interpretieren
Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf
die Gleichgewichtslage (UF4).
Lehrervortrag: Einführung des
Massenwirkungsgesetzes
Übungsaufgaben
dokumentieren Experimente in
angemessener Fachsprache (u.a. zur
Untersuchung der Eigenschaften
organischer Verbindungen, zur
Einstellung einer
Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen und
Reaktionen eines natürlichen
Kreislaufes) ( K1).
Trainingsaufgabe: Das EisenThiocyanat-Gleichgewicht (mit SExperiment)
beschreiben und beurteilen Chancen
und Grenzen der Beeinflussung der
Reaktionsgeschwindigkeit und des
chemischen Gleichgewichts (B1).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Protokolle, Auswertung Trainingsaufgabe
Leistungsbewertung:
 Klausur, Schriftliche Übung, mündliche Beiträge, Versuchsprotokolle
24
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung der Ozeane
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 in vorgegebenen Situationen chemische Probleme beschreiben, in Teilprobleme
zerlegen und dazu Fragestellungen angeben (E1).
 unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften einfache Experimente zielgerichtet
planen und durchführen und dabei mögliche Fehler betrachten (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische Aussagen und Behauptungen mit sachlich
überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren (K4).
fundierten
und
Kompetenzbereich Bewertung:
 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit
chemischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen
aufzeigen (B3).
 Möglichkeiten
und Grenzen
chemischer und
anwendungsbezogener
Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der
Naturwissenschaften darstellen (B4).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen
 Gleichgewichtsreaktionen
 Stoffkreislauf in der Natur
Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten
25
Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Kohlenstoffdioxid und das Klima – Die Bedeutung für die Ozeane
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Stoffkreislauf in der Natur
 Gleichgewichtsreaktionen
Lehrbuch: Chemie heute SII, Einführungsphase, 2014, Kapitel 3:
Kohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf
Zeitbedarf: 16 Std. à 45 Minuten
Sequenzierung
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
inhaltlicher Aspekte
des Kernlehrplans
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 E1 Probleme und Fragestellungen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K4 Argumentation
 B3 Werte und Normen
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden, wie z.B.
Die Schülerinnen und Schüler ...
Kohlenstoffdioxid
- Eigenschaften
- Treibhauseffekt
- Anthropogene
Emissionen
- Reaktionsgleichu
ngen
- Umgang
mit
Größengleichung
en
Löslichkeit von CO2 in
unterscheiden zwischen dem natürlichen
und dem anthropogen erzeugten
Treibhauseffekt und beschreiben
ausgewählte Ursachen und ihre Folgen
(E1).
führen qualitative Versuche unter
Abfrage: Begriffe zum Thema Kohlenstoffdioxid
Information Eigenschaften / Treibhauseffekt
z.B. Zeitungsartikel
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
Der Einstieg dient zur
Anknüpfung an die
Vorkenntnisse aus
der SI und anderen
Fächern
Berechnungen zur Bildung von CO2 aus Kohle
und Treibstoffen (Alkane)
- Aufstellen von Reaktionsgleichungen
- Berechnung des gebildeten CO2s
- Vergleich mit rechtlichen Vorgaben
- weltweite CO2-Emissionen
Implizite
Wiederholung:
Stoffmenge n, Masse
m und molare Masse
M
Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die
Ozeane
Ggf. Schülerexperiment: Löslichkeit von CO2 in
Wiederholung der
26
Wasser
- qualitativ
- Bildung
einer
sauren Lösung
- quantitativ
- Unvollständigkeit
der Reaktion
- Umkehrbarkeit
Ozean und
Gleichgewichte
- Aufnahme CO2
- Einfluss der
Bedingungen der
Ozeane auf die
Löslichkeit von
CO2
- Prinzip von Le
Chatelier
- Kreisläufe
vorgegebener Fragestellung durch und
protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur
Untersuchung der Eigenschaften
organischer Verbindungen) (E2, E4).
Wasser (qualitativ)-Sprudelwasser
Stoffmengenkonzentration c
Aufstellen von Reaktionsgleichungen
dokumentieren Experimente in
angemessener Fachsprache (u.a. zur
Untersuchung der Eigenschaften
organischer Verbindungen, zur Einstellung
einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen
und Reaktionen eines natürlichen
Kreislaufes) (K1).
Erarbeitung /Wiederholung o. Lehrervortrag:
Löslichkeit von CO2 (quantitativ):
- Löslichkeit von CO2 in g/l
- Berechnung der zu erwartenden Oxoniumionen -Konzentration
- Nutzung einer Tabelle zum erwarteten pHWert
- Vergleich mit dem tatsächlichen pH-Wert
Ergebnis:
Unvollständigkeit der ablaufenden Reaktion
Wiederholung:
Kriterien für
Versuchsprotokolle
nutzen angeleitet und selbstständig
chemiespezifische Tabellen und
Nachschlagewerke zur Planung und
Auswertung von Experimenten und zur
Ermittlung von
Stoffeigenschaften (K2).
formulieren Hypothesen zur Beeinflussung
natürlicher Stoffkreisläufe (u.a.
Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf)
(E3).
erläutern an ausgewählten Reaktionen die
Beeinflussung der Gleichgewichtslage
durch eine Konzentrationsänderung (bzw.
Stoffmengenänderung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von
Wärme) und Druckänderung (bzw.
Volumenänderung) (UF3).
formulieren Fragestellungen zum Problem
des Verbleibs und des Einflusses
anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids
Vorgabe einer
Tabelle zum
Zusammenhang von
pH-Wert und
Oxoniumionenkonzen
tration
Lehrer-Experiment: Löslichkeit von CO2 bei
Zugabe von Salzsäure bzw. Natronlauge
Wiederholung: CO2- Aufnahme in den Meeren
Schülerexperimente: Einfluss von Druck und
Temperatur auf die Löslichkeit von CO2
ggf. Einfluss des Salzgehalts auf die Löslichkeit
Beeinflussung von chemischen
Gleichgewichten (Verallgemeinerung)
Einfluss von Druck, Temperatur und
Konzentration auf Gleichgewichte, Vorhersagen
Erarbeitung: Wo verbleibt das CO2 im Ozean?
Partnerarbeit: Physikalische/Biologische
Fakultativ:
Mögliche
Ergänzungen (auch
zur individuellen
Förderung):
- Tropfsteinhöhlen
- Kalkkreislauf
- Korallen
27
(u.a. im Meer) unter Einbezug von
Gleichgewichten (E1).
veranschaulichen chemische Reaktionen
zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf
grafisch oder durch Symbole (K3).
Klimawandel
recherchieren Informationen (u.a. zum
- Informationen in Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislauf) aus
den Medien
unterschiedlichen Quellen und
- Möglichkeiten zur strukturieren und hinterfragen die
Lösung des CO2- Aussagen der Informationen (K2, K4).
Problems
beschreiben die Vorläufigkeit der
Aussagen von Prognosen zum
Klimawandel (E7).
beschreiben und bewerten die
gesellschaftliche Relevanz prognostizierter
Folgen des anthropogenen Treibhauseffektes (B3).
Kohlenstoffpumpe
Arbeitsblatt: Graphische Darstellung des
marinen Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs
Recherche
- aktuelle Entwicklungen
- Versauerung der Meere
- Einfluss auf den Golfstrom/Nordatlantikstrom
Podiumsdiskussion
- Prognosen
- Vorschläge zu Reduzierung von
Emissionen
- Verwendung von CO2
Zusammenfassung: z.B. Film „Treibhaus Erde“
zeigen Möglichkeiten und Chancen der
aus der Reihe „Total Phänomenal“ des SWR
Verminderung des
Kohlenstoffdioxidausstoßes und der
Weitere Recherchen
Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf
und beziehen politische und
gesellschaftliche Argumente und ethische
Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Lerndiagnose: Stoffmenge und Molare Masse
Leistungsbewertung:
 Klausur, Schriftliche Übung zum Puzzle Beeinflussung von chemischen Gleichgewichten
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Ausführliche Hintergrundinformationen und experimentelle Vorschläge zur Aufnahme von CO2 in den Ozeanen findet man z.B. unter:
28
http://systemerde.ipn.uni-kiel.de/materialien_Sek2_2.html
ftp://ftp.rz.uni-kiel.de/pub/ipn/SystemErde/09_Begleittext_oL.pdf
Die Max-Planck-Gesellschaft stellt in einigen Heften aktuelle Forschung zum Thema Kohlenstoffdioxid und Klima vor:
http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Kohlenstoffkreislauf.html
http://www.maxwissen.de//Fachwissen/show/0/Heft/Klimarekonstruktion
http://www.maxwissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/Klimamodelle.html
Informationen zum Film „Treibhaus Erde“:
http://www.planet-schule.de/wissenspool/total-phaenomenal/inhalt/sendungen/treibhaus-erde.html
29
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 bestehendes Wissen aufgrund neuer chemischer Erfahrungen und Erkenntnisse
modifizieren und reorganisieren (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle begründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage
chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher formalisierter oder
mathematischer Form (E6).
 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit
naturwissenschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschreiben (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht
sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen
Fachtexten darstellen (K3).
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten
30
Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Nanochemie des Kohlenstoffs
Lehrbuch: Chemie heute SII, Einführungsphase, 2014, Kapitel 3:
Kohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf
Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten
Sequenzierung
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
inhaltlicher Aspekte
des Kernlehrplans
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF4 Vernetzung
 E6 Modelle
 E7 Arbeits- und Denkweisen
 K3 Präsentation
Basiskonzept (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden, wie z.B.
Die Schülerinnen und Schüler ...
Graphit, Diamant und
mehr
- Modifikation
- Elektronenpaarbindung
- Strukturformeln
nutzen bekannte Atom- und
Bindungsmodelle zur Beschreibung
organischer Moleküle und
Kohlenstoffmodifikationen (E6).
stellen anhand von Strukturformeln
Vermutungen zu Eigenschaften
ausgewählter Stoffe auf und schlagen
geeignete Experimente zur Überprüfung
vor (E3).
1. Diagnose zur Selbsteinschätzung (Was ist
hängen geblieben?)
Atombau, Bindungslehre,
Kohlenstoffatom, Periodensystem
Verbindliche
Absprachen
Didaktischmethodische
Anmerkungen
Beim Graphit und
beim Fulleren
werden die Grenzen
der einfachen
Bindungsmodelle
deutlich. (Achtung:
ohne
Hybridisierung)
2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und
Fullerene“
erläutern Grenzen der ihnen bekannten
Bindungsmodelle (E7).
beschreiben die Strukturen von Diamant
und Graphit und vergleichen diese mit
neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a.
Fullerene) (UF4).
31
Nanomaterialien
- Nanotechnologie
- Neue Materialien
- Anwendungen
- Risiken
recherchieren angeleitet und unter
vorgegebenen Fragestellungen
Eigenschaften und Verwendungen
ausgewählter Stoffe und präsentieren die
Rechercheergebnisse adressatengerecht
(K2, K3).
stellen neue Materialien aus Kohlenstoff
vor und beschreiben deren Eigenschaften
(K3).
1. Recherche zu neuen Materialien aus
Kohlenstoff und Problemen der Nanotechnologie
(z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Verbundmaterialien
zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in
Kunststoffen)
- Aufbau
- Herstellung
- Verwendung
- Risiken
- Besonderheiten
bewerten an einem Beispiel Chancen und
Risiken der Nanotechnologie (B4).
2. Präsentation (Poster, Museumsgang)
Die Präsentation ist nicht auf Materialien aus
Kohlenstoff beschränkt.
Unter
vorgegebenen
Rechercheaufträge
n können die
Schülerinnen und
Schüler
selbstständig
Fragestellungen
entwickeln.
(Niveaudifferenzieru
ng, individuelle
Förderung)
Die Schülerinnen
und Schüler
erstellen
Lernplakate in
Gruppen, beim
Museumsgang hält
jeder / jede einen
Kurzvortrag.
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Selbstevaluationsbogen zur Bindungslehre
Leistungsbewertung:
 Präsentation zu Nanomaterialien in Gruppen
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Eine Gruppenarbeit zu Diamant, Graphit und Fullerene findet man auf den Internetseiten der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich:
http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/ab/graphit_diamant,
Zum Thema Nanotechnologie sind zahlreiche Materialien und Informationen veröffentlicht worden, z.B.:
FCI, Informationsserie Wunderwelt der Nanomaterialien (inkl. DVD und Experimente); Klaus Müllen, Graphen aus dem Chemielabor, in: Spektrum
der Wissenschaft 8/12; Sebastian Witte, Die magische Substanz, GEO kompakt Nr. 31
http://www.nanopartikel.info/cms; http://www.wissenschaft-online.de/artikel/855091
http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/nanotechnologie/1191771
32
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
2.1.3 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase GK
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten:
Konzentrationsbestimmungen von Essigsäure in Lebensmitteln
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Struktur-Eigenschaft
Chemisches Gleichgewicht
Donator-Akzeptor
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern, (UF1).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und
sachgerecht verwenden (E2).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge,
Regeln oder auch mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten
analysieren und Ergebnisse verallgemeinern (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen
Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche
Darstellungsweisen verwenden, (K1).
 zu chemischen und anwendungsbezogenen Fragestellungen relevante
Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten
wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend
beurteilen (K2).
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
Zeitbedarf: ca. 16 Std. à 45 Minuten
33
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten:
Konzentrationsbestimmungen von Essigsäure in Lebensmitteln
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
Zeitbedarf: ca. 16 Stunden à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 E2 Wahrnehmung und Messung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 K1 Dokumentation
 K2 Recherche
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Verwendung von
Essigsäure und
Bestimmung des
Säuregehalts in
Lebensmitteln
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
recherchieren zu Alltagsprodukten, in
denen Säuren und Basen enthalten sind,
und diskutieren unterschiedliche
Aussagen zu deren Verwendung
adressatengerecht (K2, K4).
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Demonstration von
essigsäurehaltigen Nahrungsmitteln
Integrierte Thematisierung von
Sicherheitsaspekten:
Fehlende Gefahrstoffsymbole
auf der Essigessenz-Flasche 
Hinweis auf Unterschiede
bezüglich der Etikettierung von
Chemikalien und Lebensmitteln
Essigessenz – ein Gefahrstoff?



Neutralisationsreaktion
Titration mit
Endpunktbestimmung
Berechnung des
Säuregehaltes
beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit
und das Gefahrenpotenzial von Säuren
und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2).
planen Experimente zur Bestimmung der
Konzentration von Säuren und Basen in
Alltagsprodukten bzw. Proben aus der
Wiederholung:
Stoffmengenkonzentration,
Neutralisation als Reaktion
zwischen Oxonium- und
34
Umwelt angeleitet und selbstständig (E1,
E3).
erläutern das Verfahren einer SäureBase-Titration mit Endpunkt-bestimmung
über einen Indikator, führen diese
zielgerichtet durch und werten sie aus
(E3, E4, E5).
bewerten die Qualität von Produkten und
Umweltparametern auf der Grundlage 
von Analyseergebnissen zu Säure-BaseReaktionen (B1).
Säuregehaltsmessung von
Aceto Balsamico



Leitfähigkeitstitration
Fehlerdiskussion
Vertiefung und
Anwendung:
Graphen von Leitfähigkeitstitrationen
unterschiedlich starker
und schwacher Säuren
und Basen
Hydroxid-Ion, Indikatoren
Schüler-Experiment:
Titration mit Endpunktbestimmung
(Bestimmung des
Essigsäuregehaltes in verschiedenen
Essigsorten)
Bestimmung der Stoffmengenkonzentration, der
Massenkonzentration und
des Massenanteils
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch, Erarbeitung z. B. im
Lerntempoduett:
Übungsaufgaben zu Konzentrationsberechnungen
bewerten durch eigene Experimente
gewonnene Analyseergebnisse zu SäureBase-Reaktionen im Hinblick auf ihre
Aussagekraft (u.a. Nennen und
Gewichten von Fehlerquellen) (E4, E5).
Schüler-Experiment:
beschreiben das Verfahren einer
Leitfähigkeitstitration (als Messgröße
Leitfähigkeitstitration von Aceto
genügt die Stromstärke) zur
Balsamico mit Natronlauge.
Konzentrationsbestimmung von Säuren
(Vereinfachte konduktometrische
bzw. Basen in Proben aus
Titration: Messung der Stromstärke
Alltagsprodukten oder der Umwelt und
gegen das Volumen)
werten vorhandene Messdaten aus (E2,
Gruppenarbeit (ggf. arbeitsteilig):
E4, E5).
 Graphische Darstellung der
dokumentieren die Ergebnisse einer
Messergebnisse
Leitfähigkeitstitration mithilfe graphischer  Interpretation der Ergebnisse der
Darstellungen (K1).
Leitfähigkeitstitration unter
Berücksichtigung der relativen
erklären das Phänomen der elektrischen
Leitfähigkeit der Ionen
Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen mit
dem Vorliegen frei beweglicher Ionen
 Bearbeitung von Materialien zur
(E6).
Diagnose von
Die Leitfähigkeitstitration als
Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von Säuren in
farbigen Lösungen wird
vorgestellt.
Messgrößen zur Angabe der
Leitfähigkeit
Fakultativ Vertiefung oder
Möglichkeiten der
Differenzierung:
 Betrachtung der Leitfähigkeitstitration von
mehrprotonigen Säuren
 Fällungstitration zwecks
35
Schülervorstellungen sowie
weitere Lernaufgaben
Säureregulatoren in
Lebensmitteln Der funktionelle SäureBase-Begriff
identifizieren Säuren und Basen in
Produkten des Alltags und beschreiben
diese mithilfe des Säure-Base-Konzepts
von Brønsted (UF1, UF3).

zeigen an Protolysereaktionen auf, wie
sich der Säure-Base-Begriff durch das
Konzept von Brønsted verändert hat (E6,
E7).


saure und basische
Salzlösungen
Protolysereaktion
konjugierte Säure-BasePaare
stellen eine Säure-Base-Reaktion in
einem Funktionsschema dar und erklären
daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (K1,
K3).
Acetate und andere Salze als
Lebensmittelzusätze zur Regulation
des Säuregehaltes Sind wässrige Lösungen von
Salzen neutral?
Bestimmung der ChloridIonen-Konzentration in
Aquariumswasser
(s. UV II)
Einsatz von Materialien zur
Diagnose von
Schülervorstellungen
(Hinweise siehe unten)
Wiederholung des Prinzips
von Le Chatelier zur Erklärung
der Reaktion von Acetat mit
Essigsäure
Schüler-Experiment:
Untersuchung von NatriumacetatLösung und anderen Salzlösungen,
z.B. mit Bromthymolblau
Ergebnis:
Unterschiedliche Salzlösungen
besitzen pH-Werte im neutralen,
sauren und alkalischen Bereich.
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch:
 Säure-Base-Theorie nach
Brønsted
 Übungsaufgaben zu konjugierten
Säure-Base-Paaren
 Regulation des Säuregehaltes,
z.B. von Essigsäurelösung durch
Acetat (qualitativ)
Kolloquien oder ggf. schriftliche
Übung
36
Diagnose von Schülerkonzepten:
Materialien zur Diagnose von Schülervorstellungen, Lernaufgaben
Leistungsbewertung:
Kolloquien, Protokolle, schriftliche Übungen
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
- Lernaufgaben zu Säuren und Basen siehe http://www.bildungsserver.de/elixier/
- Petermann, Friedrich, Barke, Oetken: Säure-Base-Reaktionen. Eine an Schülervorstellungen orientierte Unterrichtseinheit. In: PdNCh 3
(2011) 60, S.10ff.
- konkrete Unterrichtsmaterialien zur Diagnose und dem Umgang von Schülervorstellungen in Anlehnung an o.g. Artikel:
www.aulis.de/files/downloads/.../ChiS_2011_3_OE_Petermann.doc) (Philipps-Universität-Marburg)
- Materialien zu verschiedenen Titrationen u.a. bei:
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/ , http://www.u-helmich.de/che/Q1/inhaltsfeld-2-sb/ , http://www.kappenberg.com/ ,
http://www.chemieunterricht.de/dc2/echemie/leitf-02.htm , http://www.hamm-chemie.de/
- zu Essig u.a.: http://www.chemieunterricht.de/dc2/essig/
37
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Starke und schwache Säuren und
Basen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie
funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und
begründet auswählen (UF2).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten chemische Probleme identifizieren,
analysieren (E1).
Kompetenzbereich Bewertung:
 fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewertungen von
naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unterscheiden und angeben
(B1).
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten
38
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten: Starke und schwache Säuren und Basen
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF2 Auswahl
 UF3 Systematisierung
 E1 Probleme und Fragestellungen
 B1 Kriterien
Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Der Säuregehalt des
Wassers in Aquarien muss
kontrolliert werden.
 pH-Wert-Bestimmung
 Leitfähigkeit
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
erklären das Phänomen der elektrischen
Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen mit
dem Vorliegen frei beweglicher Ionen
(E6).
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Wasserqualität im Aquarium
Die Tatsache, dass für
Aquarien ein bestimmter pHWertbereich empfohlen wird,
führt zu der Frage, was genau
der pH-Wert aussagt und wieso
verschiedene „Arten“ von
Wasser einen unterschiedlichen
pH-Wert haben können.
z.B. Erstellung einer Mind-Map, die
im Verlauf des Unterrichts
weitergeführt wird.
Schüler-Experimente:
Messung der pH-Werte und
Leitfähigkeit verschiedener
Wassersorten
 Aquarium-Wasser
 Leitungswasser
 Regenwasser
 Teichwasser
 stilles Mineralwasser
 destilliertes Wasser
Planungsphase: Aus dem
vorherigen Unterrichtsvorhaben
I ist den Schülerinnen und
Schülern bekannt, dass
wässrige Salzlösungen pHWerte im neutralen, sauren und
alkalischen Bereich besitzen
können.
39
Den Säuregrad kann man
messen.
 Autoprotolyse des
Wassers
 pH-Wert
 Ionenprodukt des
Wassers
Verschiedene Säuren
(Basen) beeinflussen den
pH-Wert ihrer wässrigen
Lösungen unterschiedlich:



starke und schwache
Säuren
Ks – und pKS -Werte
Ampholyte
interpretieren Protolysen als
Gleichgewichtsreaktionen und
beschreiben das Gleichgewicht unter
Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3).
z. B. im Lehrer-Vortrag:
Erläutern der Autoprotolyse des
Wassers und Herleitung des
Ionenproduktes des Wassers
erläutern die Autoprotolyse und das
Ionenprodukt des Wassers (UF1).
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch:
Übungsaufgaben zum Ionenprodukt
interpretieren Protolysen als
Gleichgewichtsreaktionen und
beschreiben das Gleichgewicht unter
Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3).
Lehrer-Experiment:
pH-Wertbestimmung gleichmolarer
Lösungen von Essigsäure und
Salzsäure
berechnen pH-Werte wässriger Lösungen Schüler-Experiment:
starker Säuren und starker Basen
pH-Wertbestimmung:
(Hydroxide) (UF2).
Verdünnungsreihen von Lösungen
einer schwachen und einer starken
berechnen pH-Werte wässriger Lösungen Säure
schwacher einprotoniger Säuren mithilfe
Erarbeitung:
des Massenwirkungsgesetzes (UF2).
Ableitung der Säurekonstante KS
machen Vorhersagen zu Säure-Baseaus der Anwendung des MWG auf
Reaktionen anhand einer Tabelle der KS- Protolysegleichgewichte
bzw. pKS-Werte (E3).
z. B. Lerntheke zur Einübung der
erklären fachsprachlich angemessen und Berechnungen von Ks- und pKS mithilfe von Reaktionsgleichungen den
Werten sowie pHUnterschied zwischen einer schwachen
Wertberechnungen für starke und
Einführung und Übung des
Rechnens mit Logarithmen
Übung: Angabe der
Konzentration der
Konzentration von OxoniumIonen in Dezimal-, Potenz- und
logarith. Schreibweise unter
Verwendung eines
Taschenrechners
Mögliche Vertiefung:
Recherche der Analysen zur
Trinkwasserqualität der
örtlichen Wassserwerke
Mögliche Kontexte:
Rückgriff auf Säuren und
Basen in Alltagsprodukten,
z.B. Salzsäure in
Fliesenreinigern und Essig oder
Citronensäure in Lebensmitteln.
Wieso sind bestimmte Säuren
genießbar, andere dagegen
nicht? Warum entfernen
verschiedene Säuren bei
gleicher Konzentration den Kalk
unterschiedlich gut?
40
und einer starken Säure unter
Einbeziehung des
Gleichgewichtskonzepts (K3).
Welche Säuren oder Basen
sind in verschiedenen
Produkten aus Haushalt
und Umwelt enthalten?


Einteilung von Säuren
und Basen in
Alltagsprodukten
aufgrund ihres Ks – bzw.
pKS-Wertes und
Zuordnung zu ihrer
Verwendung
Beurteilung der Qualität,
der Wirksamkeit und
Umweltverträglichkeit
verschiedener
Reinigungsmittel
recherchieren zu Alltagsprodukten, in
denen Säuren und Basen enthalten sind,
und diskutieren unterschiedliche
Aussagen zu deren Verwendung
adressatengerecht (K2, K4).
klassifizieren Säuren mithilfe von KS- und
pKS -Werten (UF3).
beurteilen den Einsatz, die Wirksamkeit
und das Gefahrenpotenzial von Säuren
und Basen in Alltagsprodukten (B1, B2).
bewerten die Qualität von Produkten und
Umweltparametern auf der Grundlage
von Analyseergebnissen zu Säure-BaseReaktionen (B1).
schwache Säuren.
(Übungsaufgaben ggf. als
Klappaufgaben zur Selbstkontrolle
oder im Lerntempoduett zu
bearbeiten).
Ggf. Schriftliche Übung
Recherche:
Vorkommen und Verwendung von
starken und schwachen Säuren
bzw. Basen in Alltagsprodukten
Fakultativ: Schüler-Experimente mit
Reinigungsmitteln im
Stationenbetrieb
Aufgabe: Beurteilung der Wirkung
verschiedener Säuren und Basen in
Haushaltschemikalien,
Nahrungsmitteln oder der Umwelt
und ggf. deren Darstellung in der
Werbung
Präsentation der Arbeitsergebnisse
z. B. in Form
populärwissenschaftlicher Artikel
einer Jugendzeitschrift
Mögliche Untersuchungen:
Vorkommen von Frucht-Säuren:
Citronensäure, Vitamin C,
Weinsäure etc.
.
Säuren als konservierende
Lebensmittelzusatzstoffe
Putz- und Reinigungsmittel:
Verwendung von Säuren in
verschiedenen Entkalkern
(Putzmittel, Kaffeemaschinen,
Zementschleierentferner usw.)
bzw. Basen in alkalischen
Reinigungsmittel
(Rohrreiniger, Glasreiniger).
Erstellen einer Concept-Map zur
Zusammenfassung des Unterrichtsvorhabens (ggf. binnendifferenziert).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Protokolle, Übungsaufgaben mit differenzierenden Materialien, ggf. Concept-Map
Leistungsbewertung:
 Schriftliche Übung, ggf. Klausuren und Verfassen populärwissenschaftlicher Artikel
41
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Zur Herleitung des Ionenprodukts und entsprechenden Übungen siehe Materialien bei http://www.chemgapedia.de
- http://www.chemie1.uni-rostock.de/didaktik/pdf/reinigungsmittel.pdf
- http://www.chemiedidaktik.uni-jena.de/chedidmedia/Haushaltsreiniger.pdf
- http://www.seilnacht.com/Lexika/Lebensmittelzusatzstoffe
- http://www.schule-studium.de/chemie/chemieunterricht (Verwendung bzw. Vorkommen von Säuren im Alltag)
- http: //www.chemieunterricht.de/dc2/wsu-grund/kap_14.htm (14 Säuren, Basen, Salze- Prof. Blumes Bildungsserver)
42
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und
sachgerecht verwenden (E2).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
er-klären oder vorhersagen, (E6).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 zu chemischen und anwendungsbezogenen Fragestellungen relevante
Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten
wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend
beurteilen (K2).
Kompetenzbereich Bewertung:
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
43
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF3 Systematisierung
 UF4 Vernetzung
 E2 Wahrnehmung und Messung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E6 Modelle
 K2 Recherche
 B2 Entscheidungen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Batterien und
Akkumulatoren für
Elektrogeräte:
- elektrochemische
Energiequellen
 Aufbau einer Batterie
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
dokumentieren Versuche zum Aufbau
von galvanischen Zellen und
Elektrolysezellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1).
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Demonstration:
 Auswahl von Batterien und
Akkumulatoren als
Anschauungsobjekte
Ggf. Eingangstest
Wiederholung bekannter Inhalte
aus der SI
 Analyse der Bestandteile und
Hypothesen zu deren möglichen
Funktionen.
Skizze des Aufbaus
Einfache Handskizze mit
Beschriftung der Bestandteile
44
Wie kommt der
Elektronenfluss (Stromfluss)
in einer Batterie zustande?  Redoxreihe der
Metalle
 Prinzip galvanischer Zellen
(u.a. Daniell-Element)
stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion als
Gesamtreaktion übersichtlich dar und
beschreiben und erläutern die
Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3).
erweitern die Vorstellung von
Redoxreaktionen, indem sie
Oxidationen/Reduktionen auf der
Teilchenebene als Elektronen-DonatorAkzeptor-Reaktionen interpretieren (E6,
E7).
entwickeln Hypothesen zum Auftreten
von Redoxreaktionen zwischen
Metallatomen und Metallionen (E3).
erklären den Aufbau und die
Funktionsweise einer galvanischen Zelle
(u.a. Daniell-Element) (UF1, UF3).
Wieso haben verschiedene
Batterien unterschiedliche
Spannungen?
 Elektrochemische
Spannungsreihe der Metalle
 Standardwasserstoffelektrode
planen Experimente zum Aufbau
galvanischer Zellen, ziehen
Schlussfolgerungen aus den
Messergebnissen und leiten daraus eine
Spannungsreihe ab (E1, E2, E4, E5).
berechnen Potentialdifferenzen unter
Nutzung der
Standardelektrodenpotentiale und
schließen auf die möglichen
Redoxreaktionen (UF2, UF3).
Schülerexperimente (z.B.
Lernstraße):
Reaktion von verschiedenen
Metallen und Salzlösungen
Redoxreaktionen als
Elektronenübertragungsreaktionen
Ableitung der Redoxreihe
Lernaufgabe:
z.B. Reycling von Silbersalzen:
Welches Metall eignet sich als
Reduktionsmittel?
Demonstrationsexperiment:
 Aufbau einer galvanischen Zelle
(Daniell-Element)
 Demonstration der Spannung
und des Stromflusses
Lernaufgabe zu Aufbau und
Funktion weiterer galvanischer
Zellen, z.B. einer Zink-Silber-Zelle
Hinführendes Experiment:
Elektronendruck von Metallen
Messung der Spannung zwischen
verschiedenen Metallelektroden, die
gemeinsam im Wasserbehälter
stehen
Aufgreifen und Vertiefen des
„erweiterten“ Redoxbegriffs aus
der Einführungsphase.
Ggf. Binnendifferenzierung
durch Zusatzversuche in der
Lernstraße und abgestufte
Lernhilfen für die Auswertung
der Experimente.
Ggf. Animationen zu
galvanischen Elementen (vgl.
Hinweise unten).
Ggf Berücksichtigung von
Fehlvorstellungen zur
Funktion des Elektrolyten (vgl.
Hinweise unten).
ggf. Thematisierung der
elektrochemischen
Doppelschicht
Bildung von Hypothesen und
Planung von Experimenten zur
Spannungsreihe
45
beschreiben den Aufbau einer StandardWasserstoff Halbzelle (UF1).
Schülerexperimente
(Gruppenarbeit):
Spannungsreihe der Metalle
Ggf. Demonstrationsexperiment
mit arbeitsblattgestütztem
Lehrervortrag:
Aufbau einer
Standardwasserstoffelektrode und
Bedeutung als Bezugshalbelement
Pt/H2/H+//Cu2+/Cu
Knopfzellen für Hörgeräte:
 Die Zink-Luft-Zelle
Lässt sich eine Zink-LuftZelle wieder aufladen?
 Die Elektrolyse
erklären Aufbau und Funktion
elektrochemischer Spannungsquellen
aus Alltag und Technik (Batterie,
Akkumulator, Brennstoffzelle) unter
Zuhilfenahme grundlegender Aspekte
galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung der
Pole, elektrochemische Redoxreaktion,
Trennung der Halbzellen) (UF4).
diskutieren die gesellschaftliche
Relevanz und Bedeutung der
Gewinnung, Speicherung und Nutzung
elektrischer Energie in der Chemie (B4).
beschreiben und erklären Vorgänge bei
einer Elektrolyse (u.a. von Elektrolyten in
wässrigen Lösungen) (UF1, UF3).
deuten die Reaktionen einer Elektrolyse
Übungsaufgaben:
Voraussagen über den Ablauf
chemischer Reaktionen mithilfe der
Standardpotentiale
Demonstration:
Knopfzelle für Hörgeräte
Schülerexperiment:
Modellexperiment einer Zink-LuftZelle
Vergrößerung der Oberfläche der
Graphitelektrode durch Aktivkohle
Informationstext:
Bedeutung von Akkumulatoren für
das Stromnetz zum Ausgleich von
Spannungsschwankungen, die bei
Nutzung regenerativer Stromquellen
(Wind, Sonne) auftreten
Informationen und Hinweise
zum Modellexperiment siehe [4]
Informationen und
Modellexperiment siehe [4]
Schülerexperiment: Laden (und
Entladen) eines Zink-LuftAkkumulators
46
als Umkehr der Reaktionen eines
galvanischen Elements (UF4).
Batterien und
Akkumulatoren im Alltag
erläutern die Umwandlung von
chemischer Energie in elektrische
Energie und deren Umkehrung (E6).
erklären Aufbau und Funktion
elektrochemischer Spannungsquellen
aus Alltag und Technik (Batterie,
Akkumulator, Brennstoffzelle) unter
Zuhilfenahme grundlegender Aspekte
galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung der
Pole, elektrochemische Redoxreaktion,
Trennung der Halbzellen) (UF4)
recherchieren Informationen zum Aufbau
mobiler Energiequellen und präsentieren
mithilfe adressatengerechter Skizzen die
Funktion wesentlicher Teile sowie Ladeund Entladevorgänge (K2, K3).
argumentieren fachlich korrekt und
folgerichtig über Vorzüge und Nachteile
unterschiedlicher mobiler Energiequellen
und wählen dazu gezielt Informationen
aus (K4).
Vergleich galvanische Zelle Elektrolysezelle
Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit
Kurz-Präsentation: Recherche,
selbstständige Erarbeitung der
Bedeutung, des Aufbaus und der
Redoxreaktionen von mobilen
Spannungsquellen, z.B.:
 Bleiakkumulator
 Alkaline-Batterie
 Nickel-Metallhydrid-Akkumulator
 Zink-Silberoxid-Knopfzelle
 Lithium-Ionen-Akkumulator
Die Präsentation kann z..B.
als „Wiki“ f r Jugendliche,
Portfolio oder als Poster (mit
Museumsgang) erfolgen.
Binnendifferenzierung durch
die Auswahl der Themen
Erstellung einer Concept Map mit
Begriffen dieses
Unterrichtsvorhabens
Diagnose von Schülerkonzepten (z.B.):
 Eingangsdiagnose zu Beginn der Unterrichtsreihe, Mind-Map zu elektrochemischen Spannungsquellen, Versuchsprotokolle , Concept-Map
zu Begriffen der Elektrochemie
Leistungsbewertung:
 Präsentationen zu mobilen Energiequellen, Lernaufgaben, Klausuren / Facharbeit
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Hinweise auf eine Auswahl weiterführender Materialien und Informationen:
1. http://chik.die-sinis.de/phocadownload/Material/stationenlernen%20akkus%20und%20batterien.pdf
47
Stationenlernen mit Experimenten der Arbeitsgruppe Chemie im Kontext (Kölner Modell): Wie bei Chemie im Kontext üblich, werden Bezüge
zwischen dem geplanten fachlichen Inhalt und der Lebenswirklichkeit von Schülerinnen und Schülern hergestellt. Das soll den Zugang zum
Fachthema erleichtern und sie ermutigen, Fragen zu formulieren. Vielfältige Tipps und Informationen. Ausgehend von Redoxreaktionen aus
der SI werden die Donator-Akzeptor-Reaktionen dargestellt und vielfältige Informationen zu Batterien und Akkumulatoren geliefert.
2. http://www.chemie-interaktiv.net Tausch/Schmitz, Rheinisch-Bergische Universität Wuppertal: Animationen zu elektrochemischen
Prozessen.
3. http://www.grs-batterien.de/verbraucher/ueber-batterien.html Broschüre: „Die Welt der Batterien“
Broschüre der Hersteller von Batterien und Akkumulatoren mit Aspekten zur Historie, zum Aufbau und zur Funktion und zum Recycling
4. Maximilian Klaus, Martin Hasselmann, Isabel Rubner, Bernd Mößner und Marco Oetken, in: CHEMKON 2014, 21, Nr. 2, S. 65 - 71
Metall-Luft-Batterien mit einer neuartigen Kohleelektrode - Moderne elektrochemische Speichersysteme im Schulexperiment
5. https://eldorado.tu-dortmund.de/bitstream/2003/2464/2/Marohnunt.pdf
A. Marohn, Falschvorstellungen von Schülern in der Elektrochemie - eine empirische Untersuchung, Dissertation , TU Dortmund (1999)
6. http://forschung-energiespeicher.info
Informationen zu aktuellen Projekten von Energiespeichersystemen, u.a. Redox-Flow-Akkumulatoren, Zink-Luft-Batterien, LithiumAkkumulatoren.
7. http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/chemie/gym/fb3/modul1/
Landesbildungsserver Baden-Würtemberg mit umfangreicher Materialsammlung zur Elektrochemie.
8. www.aktuelle-wochenschau.de (2010)
9. GdCh (Hrsg.): HighChem hautnah: Aktuelles über Chemie und Energie, 2011, ISBN: 978-3-936028-70-6
Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie: (Hrsg.) Von Kohlehalden und Wasserstoff: Energiespeicher – zentrale Elemente der
Energieversorgung, 2013, ISBN: 978-3-9809691-5-4
48
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie
funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und
begründet auswählen (UF2).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
 bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen
in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung
darstellen (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen
Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche
Darstellungsweisen verwenden (K1).
 sich mit anderen über chemische Sachverhalte und Erkenntnisse kritischkonstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch
Argumente belegen bzw. widerlegen (K4).
Kompetenzbereich Bewertung:
 fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewertungen von
naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unterscheiden und angeben
(B1).
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten
49
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Von der Wasserelektrolyse zur Brennstoffzelle
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
 Mobile Energiequellen
Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
Woher bekommt das
Brennstoffzellen-Auto den
Wasserstoff, seinen
Brennstoff?
Elektrolyse
Zersetzungsspannung
Überspannung
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF2 Auswahl
 E6 Modelle
 E7 Vernetzung
 K1 Dokumentation
 K4 Argumentation
 B1 Kriterien
 B3 Werte und Normen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Bild eines mit Wasserstoff
betriebenen Brennstoffzellenautos
oder Einsatz einer Filmsequenz
zum Betrieb eines mit Wasserstoff
betriebenen Brennstoffzellenautos
beschreiben und erklären Vorgänge bei
einer Elektrolyse (u.a. von Elektrolyten in
wässrigen Lösungen) (UF1, UF3).
deuten die Reaktionen einer Elektrolyse
als Umkehr der Reaktionen einer
galvanischen Zelle (UF4).
erläutern die bei der Elektrolyse
Demonstrationsexperiment zur
Elektrolyse von angesäuertem
Wasser
Beschreibung und Deutung der
Versuchsbeobachtungen
- Redoxreaktion
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Aufriss der Unterrichtsreihe:
Sammlung von Möglichkeiten
zum Betrieb eines Automobils:
Verbrennungsmotoren (Benzin,
Diesel, Erdgas), Alternativen:
Akkumulator, Brennstoffzelle
Beschreibung und Auswertung
des Experimentes mit der
intensiven Anwendung der
Fachbegriffe: Pluspol, Minuspol,
Anode, Kathode, Oxidation,
Reduktion
Fokussierung auf den
50
notwendige Zersetzungsspannung unter
Berücksichtigung des Phänomens der
Überspannung (UF2).
erweitern die Vorstellung von
Redoxreaktionen, indem sie
Oxidationen/Reduktionen auf der
Teilchenebene als Elektronen-DonatorAkzeptor-Reaktionen interpretieren (E6,
E7).
Wie viel elektrische
Energie benötigt man zur
Gewinnung einer
Wasserstoffportion?
erläutern und berechnen mit den
Faraday-Gesetzen Stoff- und
Energieumsätze bei elektrochemischen
Prozessen (UF2).
Quantitative Elektrolyse
Faraday-Gesetze
dokumentieren Versuche zum Aufbau
von galvanischen Zellen und Elektrolysezellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1).
- endotherme Reaktion
- Einsatz von elektrischer Energie:
W = U*I*t
Schüler- oder Lehrerexperiment
zur Zersetzungsspannung
Die Zersetzungsspannung ergibt
sich aus der Differenz der
Abscheidungspotentiale. Das
Abscheidungspotential an einer
Elektrode ergibt sich aus der
Summe des Redoxpotentials und
dem Überpotential.
Schülerexperimente oder
Lehrerdemonstrationsexperimente zur
Untersuchung der Elektrolyse in
Abhängigkeit von der Stromstärke
und der Zeit.
Formulierung der Gesetzmäßigkeit:
n  I*t
Lehrervortrag
Formulierung der Faraday-Gesetze /
des Faraday-Gesetzes
Beispiele zur Verdeutlichung der
Berücksichtigung der Ionenladung
Einführung der Faraday-Konstante,
Formulierung des 2. Faraday`schen
Gesetzes
energetischen Aspekt der
Elektrolyse
Ermittlung der
Zersetzungsspannung durch
Ablesen der Spannung, bei der
die Elektrolyse deutlich abläuft
(Keine StromstärkeSpannungs-Kurve)
Schwerpunkte: Planung (bei
leistungsstärkeren Gruppen
Hypothesenbildung),
tabellarische und grafische
Auswertung mit einem
Tabellenkalkulationsprogramm
Vorgabe des molaren
Volumens Vm = 24 L/mol bei
Zimmertemperatur und 1013
hPa
Differenzierende Formulierungen: Zur Oxidation bzw.
Reduktion von 1 mol z-fach
negativ bzw. positiv geladener
Ionen ist eine Ladungsmenge Q
= z * 96485 A*s notwendig. Für
Lernende, die sich mit Größen
leichter tun: Q = n*z*F; F =
96485 A*s*mol-1
Zunächst Einzelarbeit, dann
51
erläutern und beurteilen die
elektrolytische Gewinnung eines Stoffes
aus ökonomischer und ökologischer
Perspektive (B1, B3).
Aufgabenstellung zur Gewinnung
von Wasserstoff und Umgang mit
Größengleichungen zur
Berechnung der elektrischen
Energie, die zur Gewinnung von z.B.
1 m3 Wasserstoff notwendig ist.
Zunächst eine Grundaufgabe;
Vertiefung und Differenzierung
mithilfe weiterer Aufgaben
Diskussion: Wasserstoffgewinnung
unter ökologischen und
ökonomischen Aspekten
Wie funktioniert eine
Wasserstoff-SauerstoffBrennstoffzelle?
Aufbau einer WasserstoffSauerstoff-Brennstoffzelle
Vergleich einer
Brennstoffzelle mit einer
Batterie und einem
Akkumulator
Antrieb eines
Kraftfahrzeugs heute und
in der Zukunft
Vergleich einer
Brennstoffzelle mit einer
Batterie und einem
Akkumulator
Verbrennung von
erläutern die Umwandlung von
chemischer Energie in elektrische
Energie und deren Umkehrung (E6).
stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion als
Gesamtreaktion übersichtlich dar und
beschreiben und erläutern die
Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3).
argumentieren fachlich korrekt und
folgerichtig über Vorzüge und Nachteile
unterschiedlicher mobiler Energiequellen
und wählen dazu gezielt Informationen
aus (K4).
vergleichen und bewerten innovative und
herkömmliche elektrochemische
Energiequellen (u.a. Wasserstoff-
Beschreibung und Erläuterung
einer schematischen Darstellung
einer PolymermembranBrennstoffzelle
Spannung eines BrennstoffzellenStapels (Stacks)
Herausarbeitung der
Redoxreaktionen
Ggf. Expertendiskussion zur
vergleichenden Betrachtung von
verschiedenen Brennstoffen
(Benzin, Diesel, Erdgas) und
Energiespeichersystemen
(Akkumulatoren, Brennstoffzellen)
eines Kraftfahrzeuges
mögliche Aspekte: Gewinnung der
Brennstoffe, Akkumulatoren,
Partner- oder Gruppenarbeit;
Hilfekarten mit Angaben auf
unterschiedlichem Niveau,
Lehrkraft wirkt als Lernhelfer.
Anwendung des Faraday`schen
Gesetzes und Umgang mit W
=U*I*t
Kritische Auseinandersetzung
mit der Gewinnung der
elektrischen Energie
(Kohlekraftwerk, durch eine
Windkraft- oder
Solarzellenanlage)
Einsatz der schuleigenen PEMZelle und schematische
Darstellung des Aufbaus der
Zelle; sichere Anwendung der
Fachbegriffe: Pluspol, Minuspol,
Anode, Kathode, Oxidation,
Reduktion
Vergleich der theoretischen
Spannung mit der in der Praxis
erreichten Spannung
Die Expertendiskussion wird
durch Rechercheaufgaben in
Form von Hausaufgaben
vorbereitet.
Fakultativ:
Es kann auch darauf
eingegangen werden, dass der
Wasserstoff z.B. aus Erdgas
52
Kohlenwasserstoffen,
Ethanol/Methanol,
Wasserstoff
Brennstoffzelle) (B1).
Brennstoffzellen, Reichweite mit
einer Tankfüllung bzw. Ladung,
Anschaffungskosten,
Betriebskosten, Umweltbelastung
gewonnen werden kann.
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Selbstüberprüfung zum Umgang mit Begriffen und Größen zur Energie und Elektrizitätslehre und zu den Grundlagen der vorangegangenen
Unterrichtsreihe (galvanische Zelle, Spannungsreihe, Redoxreaktionen)
Leistungsbewertung:
 Schriftliche Übung zu den Faraday-Gesetzen / zum Faraday-Gesetz, Auswertung von Experimenten, Diskussionsbeiträge
 Klausuren/ Facharbeit …
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Interessant ist die Abbildung von einem Brennstoffzellen-Bus mit Beschriftung, die z.B. auf „Null-Emissionen“ hinweist, z.B.
http://www.brennstoffzellenbus.de/bus/.
Im Internet sind auch animierte Darstellungen zu den chemischen Reaktionen, in vereinfachter Form, in einer Brennstoffzelle zu finden, z.B.
http://www.brennstoffzellenbus.de/bzelle/index.html.
Die Chance der Energiespeicherung durch die Wasserstoffgewinnung mithilfe der Nutzung überschüssigen elektrischen Stroms aus Solar- und
Windkraftanlagen wird dargestellt in http://www.siemens.com/innovation/apps/pof_microsite/_pof-spring-2012/_html_de/elektrolyse.html.
Ein Vergleich der alkalischen Elektrolyse und der der Elektrolyse mir einer PEM-Zelle wird ausführlich beschrieben in
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2007/ws2007_07.pdf.
Sehr ergiebige Quelle zu vielen Informationen über die Wasserstoffenergiewirtschaft, Brennstoffzellen und ihre Eigenschaften
http://www.diebrennstoffzelle.de.
53
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Korrosion vernichtet Werte
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern, (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
Kompetenzbereich Bewertung:
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Korrosion
Zeitbedarf: ca. 6 Std. à 45 Minuten
54
Q1 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Korrosion vernichtet Werte
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Korrosion
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E6 Modelle
 B2 Entscheidungen
Zeitbedarf: ca. 6 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Korrosion vernichtet Werte
Wie kommt es zur
Korrosion?
 Lokalelement
 Rosten von Eisen:
Sauerstoffkorrosion und
Säurekorrosion
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
diskutieren Folgen von
Korrosionsvorgängen unter ökologischen
und ökonomischen Aspekten (B2).
erläutern elektrochemische
Korrosionsvorgänge (UF1, UF3).
erweitern die Vorstellung von
Redoxreaktionen, indem sie
Oxidationen/Reduktionen auf der
Teilchenebene als Elektronen-DonatorAkzeptor-Reaktionen interpretieren (E6,
E7).
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden, Verbindliche Absprachen
wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Abbildungen zu Korrosionsschäden
[1] der Materialproben mit
Korrosionsmerkmalen
Sammlung von Kenntnissen und
Vorerfahrungen zur Korrosion
Kosten durch Korrosionsschäden
Experimente:
Säurekorrosion von Zink mit und
ohne Berührung durch Kupfer
Mind-Map zu einer ersten
Strukturierung der Unterrichtsreihe, diese begleitet die
Unterrichtsreihe und wird in den
Stunden bei Bedarf ergänzt.
Visualisierung der
Korrosionsvorgänge z.B.
anhand von Trickfilmen [3]
Schülerexperimente:
Nachweis von Eisen(II)-Ionen und
Hydroxid-Ionen bei der
Sauerstoffkorrosion von Eisen
55
Wirtschaftliche und
ökologische Folgen von
Korrosion
stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion als
Gesamtreaktion übersichtlich dar und
beschreiben und erläutern die
Reaktionen fachsprachlich korrekt (K3).
diskutieren Folgen von
Korrosionsvorgängen unter ökologischen
und ökonomischen Aspekten (B2).
Schülervortrag:
Aktuelles Beispiel von
Korrosionsschäden mit einem
lokalen Bezug
Fakultativ: Vernetzung zum
Unterrichtsvorhaben IV durch
Thematisierung der
elektrolytischen Herstellung von
Schutzüberzügen
Diskussion: Ursachen und Folgen
von Korrosionsvorgängen
ggf. Multiple-Choice-Test
Leistungsbewertung:
 Auswertung der Experimente
 Schülervortrag
 Multiple-Choice-Test
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
www.korrosion-online.de
Umfangreiches Informations- und Lernangebot rund um das Thema Korrosion und Korrosionsschutz mit vielen und interessanten
Abbildungen.
2. http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/korrosion/korrosion.htm
Beschreibung von Erscheinungsformen der Korrosion, Experimente und Maßnahmen zum Korrosionsschutz.
3. Film: Korrosion und Korrosionsschutz (FWU: 420 2018): Tricksequenzen zu den Vorgängen bei der Korrosion und Rostschutzverfahren.
56
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VI
Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive
Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten
(E3).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 14 Std. à 45 Minuten
57
Q1 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben VI
Kontext: Vom fossilen Rohstoff zum Anwendungsprodukt
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 14 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Erdöl, ein Gemisch
vielfältiger
Kohlenwasserstoffe
 Stoffklassen und
Reaktionstypen
 zwischenmolekulare
Wechselwirkungen
 Stoffklassen
 homologe Reihe
 Destillation
 Cracken
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
des Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
erklären Stoffeigenschaften mit
zwischenmolekularen Wechselwirkungen
(u.a. Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-DipolKräfte, Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4).
verknüpfen Reaktionen zu
Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur
gezielten Herstellung eines erwünschten
Produktes (UF2, UF4).
erklären Stoffeigenschaften und
Reaktionsverhalten mit dem Einfluss der
jeweiligen funktionellen Gruppen und
sagen Stoffeigenschaften voraus (UF1).
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF3 Systematisierung
 UF4 Vernetzung
 E3 Hypothesen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K3 Präsentation
 B3 Werte und Normen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft,
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht,
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/
Verbindliche Absprachen
Methoden, wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Ggf. Einstieg: „Die Erdöl- aus“
Thema: Vom Erdöl zum
Superbenzin – Kartenabfrage
Film: Gewinnung von
vor Themenformulierung
Kohlenwasserstoffen aus Erdöl
Selbstständige Auswertung
Die fraktionierende Destillation
des Films mithilfe des
Arbeitsblattes; mündliche
Arbeitsblätter zur Vielfalt der
Darstellung der Destillation,
Kohlenwasserstoffe (Einzelarbeit,
Klärung des Begriffs Fraktion
Korrektur in Partnerarbeit)
Wdhg.: Summenformel,
Strukturformel, Nomenklatur;
Stoffklassen: Alkane,
Cycloalkane, Alkene,
Film: Verbrennung von
Cycloalkene, Alkine, Aromaten
Kohlenwasserstoffen im Otto- und
(ohne Erklärung der
Dieselmotor
Mesomerie), Nutzung des
58
erläutern die Planung einer Synthese
ausgewählter organischer Verbindungen
sowohl im niedermolekularen als auch im
makromolekularen Bereich (E4).
verwenden geeignete graphische
Darstellungen bei der Erläuterung von
Reaktionswegen und Reaktionsfolgen (K1,
K3).
eingeführten Schulbuchs
Film zum Cracken
Kraftfahrzeugbenzin –
Verbrennung und Veredelung
(Cracken, Reformieren)
erläutern und bewerten den Einsatz von
Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für
die Herstellung von Produkten des Alltags
und der Technik (B3).
Wege zum gewünschten
Produkt
 elektrophile Addition
 Substitution
formulieren Reaktionsschritte einer
elektrophile Addition und erläutern diese
(UF1).
verknüpfen Reaktionen zu
Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur
gezielten Herstellung eines erwünschten
Produktes (UF2, UF4).
klassifizieren organische Reaktionen als
Substitutionen, Additionen, Eliminierungen
und Kondensationen (UF3).
schätzen das Reaktionsverhalten
Die Karten zu den
Arbeitstakten müssen
ausgeschnitten und in die
Chemiemappe eingeklebt
werden, die Takte sind
zutreffend zu beschriften,
intensives Einüben der
Beschreibung und Erläuterung
der Grafik
Benzin aus der
Erdöldestillation genügt dem
Anspruch der heutigen
Motoren nicht
Einführung der Octanzahl,
Wiederaufgreifen der
Stoffklassen
Aufgabe zur Synthese des
Antiklopfmittels MTBE:
Erhöhen der Klopffestigkeit durch
MTBE (ETBE)
Säurekatalysierte elektrophile
Addition von Methanol an 2Methylpropen (Addition von
Ethanol an 2-Methylpropen)
z.B.: Übungsaufgabe zur
Reaktion von Propen mit Wasser
mithilfe einer Säure
Versuchsskizze, Beschreibung
und weitgehend selbstständige
Auswertung
Übungsbeispiel um Sicherheit
im Umgang mit komplexen
Aufgabenstellungen zu
gewinnen, Einzelarbeit
betonen
Einfluss des I-Effektes
herausstellen, Lösen der
Aufgabe in Partnerarbeit
59
organischer Verbindungen aus den
Molekülstrukturen ab (u.a. I-Effekt,
sterischer Effekt) (E3).
und / oder Abfassen eines
Textes zur Beschreibung und
Erläuterung der Reaktionsschritte
verwenden geeignete graphische
Darstellungen bei der Erläuterung von
Reaktionswegen und Reaktionsfolgen
(K1, K3).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Selbstüberprüfung zu Vorstellungen und Kenntnissen zu „Energieträgern“
Leistungsbewertung:
 Darstellen eines chemischen Sachverhalts, Aufstellen von Reaktionsschritten, Beschreibung und Erläuterung von Reaktionsschritten
 schriftliche Übung
 Klausuren/Facharbeit ...
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Eine leicht verständliche Darstellung in 15 Minuten zu Aspekten der Entstehung des Erdöls, Suche nach Erdöl, Verarbeitung des Erdöls, Arbeit auf
einer Erdölplattform und einer Havarie eines Erdöltankers findet man im Film „ ultitalent Erdöl“ des Schulfernsehens (Planet Schule):
http://www.planet-schule.de/sf/php/02_sen01.php?sendung=6901.
In 6 Kurzfilmen werden auf der Video-DVD (4602475) „Erdölverarbeitung“ die Aspekte: 1. Atmosphärische Destillation (6:30 Min.), 2.
Vakuumdestillation (2:10 Min.), 3. Cracken (5:20 Min.), 4. Entschwefelung (6:30 Min.), 5. Benzinveredlung (6:30 Min.), 6. Schmierölverarbeitung
(3:50 Min.) behandelt.
In der Video-DVD „Der Viertakt-Ottomotor“ (4605559) wird in den ersten 8 inuten das Funktionsprinzip des otors veranschaulicht.
In der Video-DVD „Der Viertakt-Dieselmotor (4605560) wird in den ersten 8 Minuten das Funktionsprinzip dieses Motors veranschaulicht.
Zur Umweltrelevanz des Stoffes Methyltertiärbutylether (MTBE) unter besonderer Berücksichtigung des Gewässerschutzes finden sich
Informationen des Umwelt Bundesamtes in: http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/grundwasser/mtbe.htm. Die Seite einthält
auch eine Tabelle zum MTBE-Anteil in verschiedenen Benzinsorten.
Zum Einsatz von ETBE findet man Informationen auf: http://www.aral.de/aral/sectiongenericarticle.do?categoryId=9011811&contentId=7022567.
Eine kurze Simulation der Bromierung von Ethen mit Untertexten ist dargestellt in: http://www.chemiekiste.de/Chemiebox/Bromadd.htm.
60
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Wenn das Erdöl zu Ende geht
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept – Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten chemische Probleme identifizieren,
analysieren und in Form chemischer Fragestellungen präzisieren (E1).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
 begründet
die
Möglichkeiten
und
Grenzen
chemischer
und
anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten. (B4).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
61
Q2 Grundkurs - Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Wenn das Erdöl zu Ende geht
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
Organische Verbindungen und Reaktionswege
Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF4 Vernetzung
 E1 Probleme und Fragestellungen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K3 Präsentation
 B3 Werte und Normen
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):


Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Kein Fahrspaß ohne Erdöl? Biodiesel und E10 als
mögliche Alternativen?
beschreiben den Aufbau der
Moleküle
(u. a. Strukturisomerie) und die
charakteristischen Eigenschaften
von Vertretern der Stoffklassen der
Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Carbonsäuren und Ester und ihre
chemischen Reaktionen (u. a.
Veresterung, Oxidationsreihe der
Alkohole) (UF1, UF3).
Kurzreferat, z. B. auf Basis eines
Zeitungsartikels [1][2], zum
vermuteten Ende des Ölzeitalters
Anknüpfung an den vorherigen
Kontext Vom fossilen Rohstoff
zum Anwendungsprodukt
Ersatz von Kohlenwasserstoffen
durch
z. B. Ethanol, Methanol,
Rapsölmethylester (Biodiesel)
Die Recherche kann auch als
Webquest durchgeführt werden
[3].
Information: Bioethanol als
Bestandteil von Kraftstoffen, z. B.
E10, E85 [4]
Ausblick auf Biokraftstoffe erster und
zweiter Generation [5]
Wiederholung aller Stoffklassen
aus dem IF 1 (ggf. Reaktionsstern)
 Struktur und Eigenschaften
von Molekülen
verschiedener organischer
Stoffklassen
 Umesterung
(Additions-Eliminierungsreaktion)
 technische Gewinnung von
Biodiesel
erklären Stoffeigenschaften und
Reaktionsverhalten mit dem Einfluss
der jeweiligen funktionellen Gruppen
und sagen Stoffeigenschaften vorher
Die Tatsache, dass Fahrzeuge,
62
(UF1).
erklären Stoffeigenschaften mit
zwischenmolekularen
Wechselwirkungen (u. a. Van-derWaals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte,
Wasserstoffbrückenbindungen)
(UF3, UF4).
klassifizieren organische Reaktionen
als Substitutionen, Additionen,
Eliminierungen und Kondensationen
(UF3).
verknüpfen Reaktionen zu
Reaktionsfolgen und
Reaktionswegen zur gezielten
Herstellung eines erwünschten
Produktes (UF2, UF4).
erläutern die Planung einer
Synthese ausgewählter organischer
Verbindungen sowohl im
niedermolekularen als auch im
makromolekularen Bereich (E4).
präsentieren die Herstellung
ausgewählter organischer Produkte
und Zwischenprodukte unter
Verwendung geeigneter Skizzen
oder Schemata (K3).
Ökologische und
ökonomische Beurteilung
von Biokraftstoffen
diskutieren Wege zur Herstellung
ausgewählter Alltagsprodukte (u. a.
Kunststoffe) bzw. industrieller
Zwischenprodukte aus
Erhöhte Aldehydemission bei der
Nutzung von Alkoholkraftstoffen:
Analyse der unvollständigen
Verbrennungsprozesse von Ethanol
im Verbrennungsmotor unter dem
Aspekt „Oxidationsreihe der
Alkohole“, ggf. Rolle des Katalysators
im Hinblick auf eine vollständige
Oxidation
Arbeitsblatt oder Recherche zu
Inhaltsstoffen von Diesel und
Biodiesel [7][8][9], deren molekularem
Aufbau und Eigenschaften
die mit Alkoholkraftstoff betrieben
werden, eine höhere Emission an
Aldehyden aufweisen [6], kann
genutzt werden, um die
Kompetenzerwartungen zur
Oxidationsreihe der Alkohole zu
festigen (siehe die entsprechende
Kompetenzerwartung im IF1).
Vertiefung der elektrophilen
Addition
Experiment: Herstellung von Rapsölmethylester (Biodiesel) [7][8][9]
- Umesterung als AdditionsEliminierungsreaktion
- Eigenschaften des Esters im
Vergleich zu den Ausgangsstoffen
Präsentation (z. B. als Poster):
Aufbau und Funktion einer
Produktionsanlage für Biodiesel [10]
Filmausschnitt zum Einstieg in die
Diskussion, z. B. Die Biosprit-Lüge
[11]
Pro- und Contra-Diskussion unter
Einbeziehung der rechtlichen
Grundlagen [12][13]
Ggf. Ausblick:
63
ökonomischer und ökologischer
Perspektive (B1, B2, B3).
beurteilen Nutzen und Risiken
ausgewählter Produkte der
organischen Chemie unter
vorgegebenen Fragestellungen (B4).
Podiumsdiskussion: Bewertung der
konventionellen und alternativen
Kraftstoffe der ersten und zweiten
Generation anhand verschiedener
Kriterien (z. B. ökonomische,
ökologische, technische und
gesellschaftliche Kriterien [14])
Zukünftige Bedeutung von
Biokraftstoffen im Vergleich zu
Antriebskonzepten mit Elektrizität
oder Wasserstoff
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Stoffklassen der organischen Chemie
 Ester und chemisches Gleichgewicht
 Oxidationsreihe der Alkohole
Leistungsbewertung:
 Kurzreferate
 Auswertung des Experimentes
 Präsentation (Poster)
 ggf. Schriftliche Übung
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
http://www.welt.de/wirtschaft/energie/article148323100/Laut-BP-gibt-esnoch-im-Jahr-2050-Oel-im-Ueberfluss.html
Bericht über die These der Fa. BP, dass die Erdölvorräte noch lange
nicht erschöpft sind
http://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/studie-ueber-fossile-ressourcendas-oel-geht-zur-neige-trotz-fracking-1.1632680
Bericht über eine Studie zu fossilen Ressourcen, in der eine Prognose
zur Erdölförderung in der Zukunft gestellt wird
http://www.lehrer-online.de/biospritzukunft.php?sid=64720561960531489145328262826790
http://www.sueddeutsche.de/auto/bioethanol-als-treibstoff-der-zukunftfutter-im-tank-1.1813027
Webquest zur Zukunft des Biosprits
http://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr-laerm/kraftbetriebsstoffe/alternative-kraftstoffe
Informationen zu alternativen Kraftstoffen
Dreyhaupt, Franz-Joseph [Hrsg.]: VDI-Taschenlexikon Immissionsschutz.
Düsseldorf: VDI-Verlag, 1996, S. 26ff (Stichwort Alkoholkraftstoff)
Darstellung der Zusammenhänge zwischen Alkoholkraftstoff,
unvollständiger Verbrennung, Aldehydemission und
Zeitungsartikel zum Thema „Bioethanol als Treibstoff der Zukunft“
64
Oxidationskatalysator
http://sinussh.lernnetz.de/sinus/materialien/chemie/index.php?we_objectID=302
Verschiedene Materialien zu Biodiesel, u. a. Filme, eine
Versuchsvorschrift zur Umesterung von Rapsöl etc.
http://www.schulbiologiezentrum.info/Arbeitsbl%E4tter%20Raps%20Raps
%F6l%20Biodiesel%20Me210212.pdf
Umfangreiche Material- und Arbeitsblattsammlung zum Thema
„Biodiesel“, die auch Experimente beinhaltet
Eilks, Ingo: Biodiesel: Kontextbezogenes Lernen in einem
gesellschaftskritisch-problemorientierten Chemieunterricht. In: PdNChemie in der Schule, Jg. 2001 (50), H. 1, S. 8-10
Beschreibung einer Unterrichtseinheit zum Thema Biodiesel"
https://www.hielscher.com/de/biodiesel_transesterification_01.htm
Informationen zu einer Produktionsanlage für Biodiesel
Film: Die Biosprit-Lüge
Der Film thematisiert die Konkurrenz von Nahrungsmittelproduktion und
Biospritherstellung anhand von Palmenplantagen in Idonesien
(Ausführliche Beschreibung s. Details unter der Adresse
http://programm.ard.de/TV/Programm/AlleSender/?sendung=287246052059380).
http://www.lehrer-online.de/biodiesel.php
WebQuest zum Thema Biodiesel
http://www.lehrer-online.de/tankstelle-derzukunft.php?sid=64720561960531489145328262826790
Webquest Tankstelle der Zukunft: Vergleich und Bewertung
verschiedener Kraftstoffarten:
Brysch, Stephanie: Biogene Kraftstoffe in Deutschland. Hamburg:
Diplomica, 2008.
Studie zur Bewertung von Biokraftstoffen, die kriteriengeleitet Vor- und
Nachteile ermittelt
Martin Schmied, Philipp Wüthrich, Rainer Zah, Hans-Jörg Althaus, Christa Grundlagenliteratur zur Frage zukünftiger Energieversorgung
Friedl:
Postfossile
Energieversorgungsoptionen
für
einen
treibhausgasneutralen
Verkehr
im
Jahr
2050:
Eine
verkehrsträgerübergreifende Bewertung, Umweltbundesamt (2015):
http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/postfossileenergieversorgungsoptionen-fuer-einen
Ruth Blanck et al. (Öko-Institut): Treibhausgasneutraler Verkehr 2050: Ein
Szenario zur zunehmenden Elektrifizierung und dem Einsatz
stromerzeugter Kraftstoffe im Verkehr, Berlin (2013)
http://www.oeko.de/oekodoc/1829/2013-499-de.pdf
65
http://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbareenergien/bioenergie
http://www.biokraftstoffverband.de/index.php/start.html u.a. aktuelle
Informationen, z.B. Absatzzahlen für Biodiesel und Bioethanol
Informationen zu Biokraftstoffen vom Verband der Deutschen
Biokraftstoffindustrie e.V.
http://www.ufop.de/biodiesel-und-co/biodiesel/biodiesel-tanken/
Informationen zu Biodiesel von der Union zur Förderung von Oel- und
Proteinpflanzen e.V.
http://www.welt.de/wirtschaft/energie/article148323100/Laut-BP-gibt-esnoch-im-Jahr-2050-Oel-im-Ueberfluss.html
Bericht über die These der Fa. BP, dass die Erdölvorräte noch lange
nicht erschöpft sind
http://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/studie-ueber-fossile-ressourcendas-oel-geht-zur-neige-trotz-fracking-1.1632680
Bericht über eine Studie zu fossilen Ressourcen, in der eine Prognose
zur Erdölförderung in der Zukunft gestellt wird
http://www.lehrer-online.de/biospritzukunft.php?sid=64720561960531489145328262826790
http://www.sueddeutsche.de/auto/bioethanol-als-treibstoff-der-zukunftfutter-im-tank-1.1813027
Webquest zur Zukunft des Biosprits
http://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr-laerm/kraftbetriebsstoffe/alternative-kraftstoffe
Informationen zu alternativen Kraftstoffen
Dreyhaupt, Franz-Joseph [Hrsg.]: VDI-Taschenlexikon Immissionsschutz.
Düsseldorf: VDI-Verlag, 1996, S. 26ff (Stichwort Alkoholkraftstoff)
Darstellung der Zusammenhänge zwischen Alkoholkraftstoff,
unvollständiger Verbrennung, Aldehydemission und
Oxidationskatalysator
Zeitungsartikel zum Thema „Bioethanol als Treibstoff der Zukunft“
66
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie
funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und
begründet auswählen (UF2).
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive
Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten
(E3).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen oder deren
Durchführung beschreiben (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Organische Werkstoffe
Zeitbedarf: ca. 24 Std. à 45 Minuten
67
Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Organische Werkstoffe
Zeitbedarf: 24 Std. à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF2 Auswahl
 UF4 Vernetzung
 E3 Hypothesen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 K3 Präsentation
 B3 Werte und Normen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Die Vielfalt der Kunststoffe
im Alltag:
Eigenschaften und
Verwendung




Eigenschaften von
makromolekularen
Verbindungen
Thermoplaste
Duromere
Elastomere
zwischenmolekulare
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplansä
Die Sch lerinnen und Sch ler ….
erläutern die Eigenschaften von
Polymeren aufgrund der molekularen
Strukturen (u.a. Kettenlänge,
Vernetzungsgrad) und erklären ihre
praktische Verwendung (UF2, UF4).
untersuchen Kunststoffe auf ihre
Eigenschaften, planen dafür
zielgerichtete Experimente (u.a. zum
thermischen Verhalten), führen diese
durch und werten sie aus (E1, E2, E4,
E5).
ermitteln Eigenschaften von
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Demonstration:
Plastiktüte, PET-Flasche,
Joghurtbecher, Schaumstoff, Gehäuse
eines Elektrogeräts (Duromer)
Ausgehend von Kunststoffen
in Alltagsprodukten werden
deren Eigenschaften und
Verwendungen erläutert.
Thermoplaste (lineare und
strauchähnlich verzweigte
Makromoleküle, Van-derWaals-Kräfte, Dipol-DipolKräfte, Wasserstoffbrücken;
amorphe und kristalline
Bereiche),
Duromere und Elastomere
(Vernetzungsgrad)
S-Exp.: thermische u. a. Eigenschaften
von Kunststoffproben
Ggf. Eingangstest:
intermolekulare Wechselwirkungen,
funktionelle Gruppen, Veresterung
Materialien:
Kunststoffe aus dem Alltag
68
Wechselwirkungen
Vom Monomer zum
Polymer:
Bau von Polymeren und
Kunststoffsynthesen



Reaktionsschritte der
radikalischen
Polymerisation
Polykondensation
Polyester
organischen Werkstoffen und erklären
diese anhand der Struktur (u.a.
Thermoplaste, Elastomere und
Duromere) (E5).
beschreiben und erläutern die
Reaktionsschritte einer radikalischen
Polymerisation (UF1, UF3).
präsentieren die Herstellung
ausgewählter organischer Produkte
und Zwischenprodukte unter
Verwendung geeigneter Skizzen oder
Schemata.(K3)
Schülerexperimente (z.B):

Polymerisation von Styrol
Während der Unterrichtsreihe
kann an vielen Stellen der
Bezug zum Kontext
Plastikgeschirr hergestellt
werden.
Polystyrol ist Werkstoff für
Plastikgeschirr.

Polykondensation: Synthese
einfacher Polyester aus
Haushaltschemikalien, z.B.
Polymilchsäure oder
Polycitronensäure.
Reaktionsschritte der
radikalischen Polymerisation
können in Lernprogrammen
erarbeitet werden.
schätzen das Reaktionsverhalten
organischer Verbindungen aus den
Molekülstrukturen ab (u.a. I-Effekt,
sterischer Effekt) (E3).

Polyamide:
Nylonfasern
erklären den Aufbau von
Makromolekülen aus MonomerBausteinen und unterscheiden
Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese
als Polymerisate oder Polykondensate
(u.a. Polyester, Polyamide) (UF1,
UF3).
„Nylonseiltrick“
Ggf. Schriftliche Überprüfung
erläutern die Planung der Synthese
ausgewählter organischer
Verbindungen sowohl im
niedermolekularen als auch im
makromolekularen Bereich (E4).
Kunststoffverarbeitung
Verfahren, z.B.:
recherchieren zur Herstellung,
Verwendung und Geschichte
Einsatz von Filmen und Animationen
zu den Verarbeitungsprozessen.
Internetrecherche zu den
verschiedenen
69



Spritzgießen
Extrusionsblasformen
Fasern spinnen
ausgewählter organischer
Verbindungen und stellen die
Ergebnisse adressatengerecht vor
(K2, K3).
Verarbeitungsverfahren
möglich.
Geschichte der Kunst-stoffe
Maßgeschneiderte
Kunststoffe:
Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Kunststoffen
mit besonderen Eigenschaften
und deren Synthesewege aus
Basischemikalien z.B.:



SAN:
Styrol- AcrylnitrilCoplymerisate
Cyclodextrine
verknüpfen Reaktionen zu
Reaktionsfolgen und Reaktionswegen
zur gezielten Herstellung eines
erwünschten Produktes (UF2, UF4).
verwenden geeignete graphische
Darstellungen bei der Erläuterung von
Reaktionswegen und Reaktionsfolgen
(K1, K3).
demonstrieren an ausgewählten
Beispielen mit geeigneten Schemata
den Aufbau und die Funktion
„maßgeschneiderter“ olek le (K3).
Superabsorber
Kunststoffmüll ist wertvoll:
Kunststoffverwertung
 stoffliche Verwertung
 rohstoffliche V.
 energetische V.
erläutern und bewerten den Einsatz
von Erdöl und nachwachsenden
Rohstoffen für die Herstellung von
Produkten des Alltags und der
Technik (B3).
Ökonomische und ökologische
Aspekte zum Einsatz von
Einweggeschirr aus
Polymilchsäure, Polystyrol
oder Belland-Material.
diskutieren Wege zur Herstellung
ausgewählter Alltagsprodukte (u.a.
Kunststoffe) bzw. industrieller
Zwischenprodukte aus ökonomischer
und ökologischer Perspektive (B1, B2,
Recherche:
Syntheseweg zur Herstellung von SAN
aus Basischemikalien.
Modifikation der
Werkstoffeigenschaften von Polystyrol
durch Copolymerisation mit Acrylnitril.
Flussdiagramme zur
Veranschaulichung von
Reaktionswegen
Ggf. Arbeitsteilige Projektarbeit zu
weiteren ausgewählten Kunststoffen,
z.B.: Superabsorber, Cyclodextrine;
S-Präsentationen z.B. in Form von
Postern mit Museumsgang.
Podiumsdiskussion: z.B. zum Thema
„Einsatz von Plastikgeschirr
Einweggeschirr auf öffentlichen
Veranstaltungen!“
Die Geschichte ausgewählter
Kunststoffe kann in Form von
Referaten erarbeitet werden.
Als Beispiel für
maßgeschneiderte Kunststoffe
eignen sich Copolymerisate
des Polystyrols, z.B. SAN.
Die Schülergruppen
informieren sich über die
Synthesewege, die StrukturEigenschafts-Beziehungen
und die Verwendung weiterer
Kunststoffe und präsentieren
ihre Ergebnisse.
Zur arbeitsteiligen
Gruppenarbeit können auch
kleine S-Experimente
durchgeführt werden.
Fächerübergreifender
Aspekt:
Plastikmüll verschmutzt die
Meere (Biologie: Ökologie).
Einsatz von Filmen zur
Visualisierung der
Verwertungsprozesse.
70
B3).
beurteilen Nutzen und Risiken
ausgewählter Produkte der
organischen Chemie unter
vorgegebenen Fragestellungen (B4).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Schriftliche Überprüfung zum Eingang, Präsentationen
Leistungsbewertung:
 Präsentationen (Referate, Poster, Podiumsdiskussion), schriftliche Übung, Anteil an Gruppenarbeiten
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Allgemeine Informationen und Schulexperimente:http://www.seilnacht.com
www.chemieunterricht.de/dc2/plaste/
Experimentiervorschrift zum Einbetten von kleinen Gegenständen in Polystyrol:
http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/boc/polystyrol/index
Internetauftritt des Verbands der Kunststofferzeuger mit umfangreichem Material für Schulen. Neben Filmen und Animationen finden sich auch
Unterrichtseinheiten zum Download:
http://www.plasticseurope.de/Document/animation-vom-rohol-zum-kunststoff.aspx
Informationen zur Herstellung von PET-Flaschen:
http://www.forum-pet.de
Umfangreiche Umterrichtsreihe zum Thema Kunststoffe mit Materialien zum Belland-Material:
http://www.chik.die-sinis.de/Unterrichtsreihen_12/B__Organik/Belland.pdf
Film zum Kunststoffrecycling und Informationen zum grünen Punkt:
http://www.gruener-punkt.de/corporate/presse/videothek.html
71
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Bunte Kleidung
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
 bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen
in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung
darstellen (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 begründet
die
Möglichkeiten
und
Grenzen
chemischer
und
anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten (B4).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Farbstoffe und Farbigkeit
Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten
72
Q2 Grundkurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Bunte Kleidung
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Farbstoffe und Farbigkeit
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E6 Modelle
 E7 Arbeits- und Denkweisen
 K3 Präsentation
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Zeitbedarf: 20 Std. à 45 Minuten
Basiskonzept (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft,
Basisikonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Die Sch lerinnen und Sch ler ….
Farbige Textilien
- Farbigkeit und Licht
- Absorptionsspek-trum
- Farbe und Struktur
Bilder: Textilfarben – gestern und
heute im Vergleich
erläutern Zusammenhänge zwischen
Lichtabsorption und Farbigkeit
fachsprachlich angemessen (K3).
Erarbeitung: Licht und Farbe,
Fachbegriffe
Experiment: Fotometrie und
Absorptionsspektren
werten Absorptionsspektren
fotometrischer Messungen aus und
interpretieren die Ergebnisse (E5)
z.B. Arbeitsblatt: Molekülstrukturen
von farbigen organischen Stoffen im
Vergleich
73
Der Benzolring
- Struktur des Benzols
- Benzol als
aromatisches System
- Reaktionen des
Benzols
- Elektrophile
Substitution
beschreiben die Struktur und
Bindungsverhältnisse aromatischer
Verbindungen mithilfe mesomerer
Grenzstrukturen und erläutern
Grenzen dieser Modellvorstellungen
(E6, E7).
erklären die elektrophile
Erstsubstitution am Benzol und deren
Bedeutung als Beleg für das
Vorliegen eines aromatischen
Systems (UF1, UF3).
Vom Benzol zum
erklären die Farbigkeit von
Azofarbstoff
vorgegebenen Stoffen (u.a.
- Farbige Derivate des Azofarbstoffe) durch Lichtabsorption
Benzols
und erläutern den Zusammenhang
- Konjugierte
zwischen Farbigkeit und
Doppelbindungen
Molekülstruktur mithilfe des
- Donator-/
Mesomeriemodells (mesomere
Akzeptorgruppen
Grenzstrukturen, Delokalisation von
- Mesomerie
Elektronen, Donator-/
- Azogruppe
Akzeptorgruppen) (UF1, E6).
erklären vergleichend die Struktur und
deren Einfluss auf die Farbigkeit
ausgewählter organischer Farbstoffe
(u.a. Azofarbstoffe) (E6).
Welche Farbe für welchen
Stoff?
- ausgewählte
Textilfasern
- bedeutsame
z. B. Film: Das Traummolekül August Kekulé und der Benzolring
(FWU)
Info: Röntgenstruktur
Erarbeitung: elektrophile Substitution
am Benzol mit Arbeitsmaterial
z.B.: Molekülbaukasten: Ermittlung
möglicher Strukturen für
Dibrombenzol,
Arbeitsblatt oder Buch: Vergleich
der elektrophilen Substitution mit der
elektrophilen Addition mit
Übungsaufgaben
Lehrerinfo: Farbigkeit durch
Substituenten
Einfluss von Donator-/
Akzeptorgruppen, konjugierten
Doppelbindungen
Erarbeitung: Struktur der
Azofarbstoffe
Ggf. Arbeitsblatt: Zuordnung von
Struktur und Farbe verschiedener
Azofarbstoffe
Lehrerinfo: Textilfasern
erklären Stoffeigenschaften mit
zwischenmolekularen
Wechselwirkungen (u.a. Van-derWaals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte,
Gelegenheit zur Wiederholung
der Reaktionsschritte aus Q1
Arbeitsteilige Gruppenarbeit:
Färben von Textilien, u.a. mit Indigo,
einem Azofarbstoff
Rückgriff auf die
Kunststoffchemie (z.B.
Polyester)
Möglichkeiten zur
74
-
-
Textilfarbstoffe
Wechselwirkung
zwischen Faser und
Farbstoff
Vor- und Nachteile bei
Herstellung
und
Anwendung
Wasserstoffbrücken) (UF3, UF4).
beurteilen Nutzen und Risiken
ausgewählter Produkte der
organischen Chemie unter
vorgegebenen Fragestellungen (B4).
Erstellung von Plakaten
recherchieren zur Herstellung,
Verwendung und Geschichte
ausgewählter organischer
Verbindungen und stellen die
Ergebnisse adressatengerecht vor
(K2, K3).
Wiederholung und Vertiefung:
- pH-Wert und der
Einfluss auf die Farbe
- zwischenmolekulare
Wechselwirkungen
- Herstellung und
Verarbeitung von
Kunststoffen
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Trainingsblatt zu Reaktionsschritten
Leistungsbewertung:
 Klausur, Präsentation der Gruppenergebnisse
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Zahlreiche Informationen zu Farbe und Farbstoffen sind z.B. im folgenden Lexikon zusammengestellt:
http://www.seilnacht.com/Lexikon/FLexikon.htm
Auch zu aktuelleren Entwicklungen findet man Material:
http://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/funktionelle+Farben.html
75
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
2.1.4 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Qualifikationsphase LK
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Struktur-Eigenschaft, Chemisches Gleichgewicht, Donator-Akzeptor, Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive
Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten
(E3).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge,
Regeln oder auch mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten
analysieren und Ergebnisse verallgemeinern (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen
Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche
Darstellungsweisen verwenden (K1) .
Kompetenzbereich Bewertung:
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
Inhaltsfeld: Säuren, Basen und Analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
 Titrationsmethoden im Vergleich
Zeitbedarf: ca. 36 Std. à 45 Minuten
76
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Säuren und Basen in Alltagsprodukten
Inhaltsfeld: Säuren, Basen, analytische Verfahren
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Eigenschaften und Struktur von Säuren und Basen
 Konzentrationsbestimmungen von Säuren und Basen
 Titrationsmethoden im Vergleich
Zeitbedarf: ca. 36 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Säuren in Alltagsprodukten
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
identifizieren Säuren und Basen in
Produkten des Alltags mit Hilfe des
Säure-Base-Konzepts von Brønsted
(UF1, UF3).
beurteilen den Einsatz, die
Wirksamkeit und das
Gefahrenpotenzial von Säuren und
Basen in Alltagsprodukten (B1, B2).
planen Experimente zur Bestimmung
der Konzentration von Säuren und
Basen in Alltagsprodukten bzw.
Proben aus der Umwelt selbstständig
und angeleitet (E1, E3).
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E3 Hypothesen
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 K1 Dokumentation
 B2 Entscheidungen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
Verbindliche Absprachen
wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Demonstration von säurehaltigen
Haushaltschemikalien und Nahrungsmitteln (z.B. Essigessenz, Sauerkraut,
Milch, Aceto Balsamico, Wein, Fliesenreiniger (Salzsäure), Lachsschinken
(Ascorbat))
Integrierte Thematisierung von
Sicherheitsaspekten:
Fehlende Gefahrstoffsymbole
auf der Essigessenz-Flasche

Hinweis auf Unterschiede
bezüglich der Etikettierung von
Chemikalien und Lebensmitteln
Fragen und Vorschläge zu
Untersuchungen durch die
77
Säuregehalt verschiedener
Lebensmittel




Indikatoren
Neutralisationsreaktion
Titration
Berechnung des
Säuregehaltes
erläutern das Verfahren einer SäureBase-Titration mit
Endpunktsbestimmung über einen
Indikator, führen diese zielgerichtet
durch und werten sie aus (E3, E4,
E5).
nutzen chemiespezifische Tabellen
und Nachschlagewerke zur Auswahl
eines geeigneten Indikators für eine
Titration mit Endpunktsbestimmung
(K2).
Schülerinnen und Schüler
Wiederholung bekannter Inhalte in
Partner- oder Gruppenarbeit
Schüler-Experiment:
Titration mit Endpunktbestimmung
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch, Erarbeitung z. B. im
Lerntempoduett:
Übungsaufgaben zu Konzentrationsberechnungen
Acetate als Säureregulatoren
in Lebensmitteln:
Der funktionelle Säure-BaseBegriff
identifizieren Säuren und Basen in
Produkten des Alltags mit Hilfe des
Säure-Base-Konzepts von Brønsted
(UF1, UF3).
Schüler-Experiment:
Untersuchung von NatriumacetatLösung und anderen Salzlösungen z.
B. mit Bromthymolblau

zeigen an Protolysereaktionen auf,
wie sich der Säure-Base-Begriff durch
das Konzept von Brønsted verändert
hat (E6, E7).
Ergebnis:
Unterschiedliche Salzlösungen
besitzen pH-Werte im neutralen,
sauren und alkalischen Bereich.
stellen eine Säure-Base-Reaktion in
einem Funktionsschema dar und
erklären daran das Donator-AkzeptorPrinzip (K1, K3).
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch:
 Säure-Base-Theorie nach Brønsted
 Übungsaufgaben zu konjugierten
Säure-Base-Paaren
Fakultativ:
Lehrer-Demonstrationsexperiment
oder entsprechende
Computeranimation (Hinweise siehe
unten) zwecks Vertiefung des SäureBase-Konzeptes nach Brønsted:



saure und alkalische
Salzlösungen
konjugierte Säure-BasePaare
Protolysereaktion
Neutralisationswärme
Ggf. Rückgriff auf Vorwissen
(Stoffmengenkonzentration,
Neutralisation, Säure-BaseIndikatoren …) durch
Lernaufgaben verschiedener
Bildungsserver (Hinweise
siehe unten)
Bestimmung der
Stoffmengenkonzentration, der
Massenkonzentration und des
Massenanteils
Vorstellung der Acetate oder
anderer Salze als Lebensmittelzusätze zur Verringerung
des Säuregehalte
Vorgehensweise z.B. in
Anlehnung an Barke zum
Umgang mit evtl.
Fehlvorstellungen zu Säuren
und Basen (Hinweise siehe
78
erklären die Reaktionswärme bei
Neutralisationen mit der
zugrundeliegenden Protolyse (E3,
E6).
Anwendung des Säure-Base- erklären das Phänomen der
Begriffs auf Wasser:
elektrischen Leitfähigkeit in wässrigen
Der pH-Wert
Lösungen mit dem Vorliegen frei
beweglicher Ionen (E6).
 Autoprotolyse des Wassers
 Ionenprodukt des Wassers interpretieren Protolysen als
Gleichgewichtsreaktionen und
 pH- und pOH Wert
beschreiben das Gleichgewicht unter
Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3).
Warum ist 100 %ige
Citronensäure genießbar,
37%ige Salzsäure aber
nicht? Die Stärken von Säuren und
Basen
 Ks und pKs Werte zur
Beschreibung der
Säurestärke
 KB- und pKB-Werte zur
Schwefelsäure auf Kochsalz geben,
entstehendes Chlorwasserstoffgas in
Wasser leiten und entsprechend die
Änderung der Leitfähigkeit messen
Demonstrationsexperiment:
Neutralisationen von Essigsäurelösung
mit Acetaten (qualitativ) mit Messung
der Neutralisationswärme
Schüler-Experiment:
Messung der Leitfähigkeit und des pHWertes von Wasserproben
z. B. im Lehrer-Vortrag:
Erläutern der Autoprotolyse des
Wassers und Herleitung des
Ionenproduktes des Wassers
erläutern die Autoprotolyse und das
Ionenprodukt des Wassers (UF1).
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Fachbuch:
Übungsaufgaben zum Ionenprodukt
berechnen pH-Werte wässriger
Lösungen starker Säuren und starker
Basen (Hydroxide) (UF2).
Schüler-Experiment: pHWertbestimmung: Verdünnungsreihen
von Lösungen einer schwachen und
einer starken Säure (z.B. Essigsäureund Salzsäurelösungen)
interpretieren Protolysen als
Gleichgewichtsreaktionen und
beschreiben das Gleichgewicht unter
Nutzung des KS-Wertes (UF2, UF3).
klassifizieren Säuren und Basen
mithilfe von KS-, KB- und pKS-, pKB-
Erarbeitung:
Ableitung der Säurekonstante KS aus
der Anwendung des MWG auf
Protolysegleichgewichte
unten)
Einführung und Übung des
Rechnens mit Logarithmen
Übung: Angabe der
Konzentration von OxoniumIonen in Dezimal-, Potenz- und
logarith. Schreibweise unter
Verwendung eines
Taschenrechners
Zur Herleitung des
Ionenproduktes eignet sich ein
Arbeitsblatt unterstütztes
Lernprogramm (siehe Hinweis
unten).
Wiederholung des MWG, z.B.
als vorbereitende
Hausaufgabe
Rückgriff auf
Haushaltschemikalien, z.B.
Fliesenreiniger und
Essigsorten
79
Beschreibung der
Basenstärke
Werten (UF3).
berechnen pH-Werte wässriger
Lösungen einprotoniger schwacher
Säuren und entsprechender
schwacher Basen mithilfe des
Massenwirkungsgesetzes (UF2).
machen Vorhersagen zu Säure-BaseReaktionen anhand von KS- und KBWerten und von pKS- und pKB-Werten
(E3).
erklären fachsprachlich angemessen
und mit Hilfe von
Reaktionsgleichungen den
Unterschied zwischen einer
schwachen und einer starken Säure
bzw. einer schwachen und einer
starken Base unter Einbeziehung des
Gleichgewichtskonzepts (K3).
Wie ändert sich der pH-Wert
bei Titrationen?
 pH-metrische Titrationen
von starken und schwachen
Säuren
 Auswertung von
Titrationskurven
verschiedener Säuren aus
Haushalt und Umwelt
dokumentieren die Ergebnisse einer
Leitfähigkeitstitration und einer pHmetrischen Titration mithilfe
graphischer Darstellungen (K1).
beschreiben eine pH-metrische
Titration, interpretieren
charakteristische Punkte der
Titrationskurve (u.a. Äquivalenzpunkt, Halbäquivalenzpunkt) und
erklären den Verlauf mithilfe des
Protolysekonzepts (E5).
Partnerarbeit, ggf. mit Klappaufgaben
zur Selbstkontrolle:
pH-Wertberechnungen für starke und
schwache Säuren
z. B. Lerntempoduett als
arbeitsteilige Partnerarbeit
(differenziert über Transfer auf starke
und schwache Basen):
Selbstständige Herleitung der
Basenkonstante KB und Anfertigen von
Voraussagen zu pH-Werten von
Salzlösungen unter Nutzung
entsprechender Tabellen zu Ks- und
KB-Werten.
Bestätigungsexperiment
entsprechend der dargebotenen
Schülerlösungsansätze
z. B. Lerntheke mit
binnendifferenzierten Aufgaben zum
Üben und Anwenden
Schüler-Experiment:
pH-metrische Titrationen von starken
und schwachen Säuren (z. B.:
Salzsäure- und Essigsäurelösung)
z. B. Unterrichtsgespräch:
Interpretation der Titrationskurven
verschiedener Säuren
(auch anhand von Simulationen, vgl.
Hinweise unten)
Ausgehend von den
unterschiedlichen pH-Werten
der gleichkonzentrierten
Lösungen starker und
schwacher Säuren wird der
pH-Verlauf der Titration
untersucht.
Ggf. computergestütztes
Experimentieren oder
Vergleich der experimentellen
Kurve mit vorgegebenen
80
beschreiben und erläutern
Titrationskurven starker und
schwacher Säuren (K3).
Säuregehaltsmessung von
Aceto Balsamico Die Leitfähigkeitstitration
 Leitfähigkeitstitrationen
verschiedener starker und
schwacher Säuren und
Basen
 Leitfähigkeits- und pHmetrische Titration im
Vergleich
erläutern die unterschiedlichen
Leitfähigkeiten von sauren und
alkalischen Lösungen sowie von
Salzlösungen gleicher
Stoffmengenkonzentration (E6).
beschreiben das Verfahren der
Leitfähigkeitstitration (als Messgröße
genügt die Stromstärke) zur
Konzentrationsbestimmung von
Inhaltsstoffen in Proben aus
Alltagsprodukten oder der Umwelt und
werten vorhandene Messdaten aus
(E2, E4, E5).
vergleichen unterschiedliche
Titrationsmethoden (u.a. Säure-BaseTitration mit einem Indikator,
Leitfähigkeitstitration, pH-metrische
Titration) hinsichtlich ihrer
Aussagekraft für ausgewählte
Fragestellungen (E1, E4).
Ggf. Erweiterung und Vertiefung mit
anschließendem Gruppenpuzzle
Schüler-Experiment:
Leitfähigkeitsmessungen
verschiedener wässriger Lösungen
(Vereinfachte konduktometrische
Titration: Messung der Stromstärke
gegen das Volumen)
Gruppenarbeit:
Graphische Darstellung und
Auswertung der Leitfähigkeitstitration
unter Berücksichtigung der relativen
Leitfähigkeit der Ionen
(Ionenbeweglichkeit)
Modellrechnungen (Hinweise
siehe unten)
Der Begriff des „Puffers“ kann
hier unterstützend zur
Erläuterung der
Titrationskurven eingeführt
werden, ausdrücklich nicht
gefordert ist aber die
mathematische Herleitung und
damit zusammenhängend die
Henderson-HasselbalchGleichung.
Die Leitfähigkeitstitration als
weiteres mögliches Verfahren
zur Konzentrationsbestimmung
von Säuren und Basen wird
vorgestellt.
Einsatz von Materialien zur
Diagnose von
Schülervorstellungen in
Anlehnung an entsprechende
Ausführungen von Barke u.a.
(Hinweise siehe unten).
Lernaufgabe:
Vergleich zwischen pH-metrischer
Titration und Leitfähigkeitstitration
81
Wie viel Säure oder Basen
enthalten verschiedene
Produkte aus Haushalt und
Umwelt?
bewerten durch eigene Experimente
gewonnene Analyseergebnisse zu
Säure-Base-Reaktionen im Hinblick
auf ihre Aussagekraft (u.a. Nennen
und Gewichten von Fehlerquellen)
(E4, E5).
recherchieren zu Alltagsprodukten, in
denen Säuren und Basen enthalten
sind, und diskutieren Aussagen zu
deren Verwendung adressatengerecht
(K2, K4).
beschreiben den Einfluss von Säuren
und Basen auf die Umwelt an
Beispielen und bewerten mögliche
Folgen (B3).
Experimentelle arbeitsteilige
Gruppenarbeit: Analyse einer
ausgewählten Haushaltschemikalie,
eines Nahrungsmittels oder einer
Säure oder Base in der Umwelt unter
den Kriterien Säure-/Basegehalt,
Verwendungsbereich und
Wirksamkeit, Gefahrenpotenzial beim
Gebrauch, Umweltverträglichkeit und
Produktqualität etc.
beurteilen den Einsatz, die
Wirksamkeit und das
Gefahrenpotenzial von Säuren und
Basen in Alltagsprodukten (B1, B2).
S-Vorträge: Präsentation der
Arbeitsergebnisse z.B. als Poster mit
Kurzvorträgen oder ggf. Science
Slam.
bewerten die Qualität von Produkten
und Umweltparametern auf der
Grundlage von Analyseergebnissen
zu Säure-Base-Reaktionen (B1).
Concept-Map zur vorliegenden
Unterrichtsreihe (ggf.
binnendifferenziert)
Möglichkeiten der
Differenzierung:
 Betrachtung mehrprotoniger
Säuren, z.B. Phosphorsäure
in Cola
 Konzentrationsbestimmung
des Gesamtgehaltes an
Säuren, z.B. Milchsäure und
Ascorbinsäure in Sauerkraut
 Erweiterung auf die
Untersuchung anderer
Säuren, z.B. Säuren in der
Umwelt
Fakultativ: Ergänzend zur
arbeitsteiligen Experimentalarbeit können verschiedene
Werbetexte zu säure- oder
basehaltigen Alltagsprodukten
untersucht und entsprechende
Leserbriefe verfasst werden.
bewerten durch eigene Experimente
gewonnene oder recherchierte
Analyseergebnisse zu Säure-BaseReaktionen auf der Grundlage von
Kriterien der Produktqualität oder des
Umweltschutzes (B4).
82
Diagnose von Schülerkonzepten (z.B.):
 Eingangsdiagnose zu Beginn der Unterrichtsreihe, Kolloquien während der Experimentalphase, Zwischendiagnose zu
Schülerkonzepten, Concept-Map
Leistungsbewertung (u.a.):
 Kolloquien, Protokolle, Vorträge, ggf. Science Slam, Klausur
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Lernaufgaben zu Säuren und Basen siehe http://www.bildungsserver.de/elixier/
- Zur Herleitung des Ionenprodukts und entsprechenden Übungen siehe Materialien bei http://www.chemgapedia.de
- Animation zur Reaktion von Natriumchlorid mit Schwefelsäure siehe http://www.u-helmich.de/che/Q1/inhaltsfeld-2-sb/
- Petermann, Friedrich, Barke, Oetken: Säure-Base-Reaktionen. Eine an Schülervorstellungen orientierte Unterrichtseinheit.
In: PdNCh 3 (2011) 60, S.10-15.
konkrete Unterrichtsmaterialien zur Diagnose und dem Umgang von Schülervorstellungen in Anlehnung an o.g. Artikel:
http: www.aulis.de/files/downloads/.../ChiS_2011_3_OE_Petermann.doc) (Philipps-Universität-Marburg)
- Materialien zu verschiedenen Titrationen u.a. bei
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/
http://www.u-helmich.de/che/Q1/inhaltsfeld-2-sb/
http://www.kappenberg.com/
http://www.chemieunterricht.de/dc2/echemie/leitf-02.htm (Thermometrischen Titration)
http://www.hamm-chemie.de/
http://www.chemiedidaktik.uni-jena.de/chedidmedia/Titration.pdf (Experimentiermappe zu Titrationen der Friedrich-Schiller-Universität-Jena)
http://www.chids.online.uni-marburg.de/dachs/praktikumsprotokolle/PP0053Bestimmung_der_Gesamtsaeure_von_Most.pdf
Säuren und Basen im Alltag:
- http://www.seilnacht.com/Lexika/Lebensmittelzusatzstoffe
- http://www.schule-studium.de/chemie/chemieunterricht (Verwendung bzw. Vorkommen von Säuren im Alltag)
- http: //www.chemieunterricht.de/dc2/wsu-grund/kap_14.htm (14 Säuren, Basen, Salze- Prof. Blumes Bildungsserver)
83
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten chemische Probleme identifizieren,
analysieren und in Form chemischer Fragestellungen präzisieren (E1)
 komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und
sachgerecht verwenden (E2).
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 zu chemischen und anwendungsbezogenen Fragestellungen relevante
Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten
wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend
beurteilen (K2)
Kompetenzbereich Bewertung:
 fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewertungen von
naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unterscheiden und angeben
(B1).
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten
84
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Strom für Taschenlampe und Mobiltelefon
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Korrosion und Korrosionsschutz
Zeitbedarf: ca. 30 Stunden à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E1 Probleme und Fragestellungen
 E2 Wahrnehmung und Messung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K2 Recherche
 B1 Kriterien
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Batterien und
Akkumulatoren für
Elektrogeräte:
- elektrochemische
Energiequellen
 Aufbau einer Batterie
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
dokumentieren Versuche zum Aufbau
von galvanischen Zellen und
Elektrolysezellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1).
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Demonstration:
 Auswahl von Batterien und
Akkumulatoren als
Anschauungsobjekte
 Analyse der Bestandteile und
Hypothesen zu deren möglichen
Funktionen
Ggf. Planung der
Unterrichtsreihe mit einer
vorläufigen Mind-Map, die im
Verlauf der Unterrichtsreihe
ergänzt wird.
Wiederholung bekannter
Inhalte aus der SI
Skizze des Aufbaus
Einfache Handskizze mit Beschriftung
der Bestandteile.
Ggf. Eingangsdiagnose: z. B.
Klapptest
85
Wie kommt der
Elektronenfluss (Stromfluss)
in einer Batterie zustande?
 Redoxreihe der Metalle
 Prinzip galvanischer Zellen
(u.a. Daniell-Element)
stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion
als Gesamtreaktion übersichtlich dar
und beschreiben und erläutern die
Reaktionen fachsprachlich korrekt
(K3).
erweitern die Vorstellung von
Redoxreaktionen, indem sie
Oxidationen/Reduktionen auf der
Teilchenebene als ElektronenDonator-Akzeptor-Reaktionen
interpretieren (E6, E7).
Wieso haben verschiedene
Batterien unterschiedliche
Spannungen?
 Elektrochemische
Spannungsreihe der Metalle
und Nichtmetalle
 Standardwasserstoffelektrode
Schülerexperimente (z.B.
Lernstraße):
Reaktion von verschiedenen Metallen
und Salzlösungen sowie von Metallen
Aufgreifen und Vertiefen des
„erweiterten“ Redoxbegriffs
aus der Einführungsphase
Redoxreaktionen als
Elektronenübertragungsreaktionen
Ableitung der Redoxreihe.
Binnendifferenzierung durch
Zusatzversuche in der
Lernstraße und abgestufte
Lernhilfen für die Auswertung
der Experimente
Lernaufgabe:
z.B. Recycling von Silbersalzen:
Welches Metall eignet sich als
Reduktionsmittel?
Ggf. Animationen zu
galvanischen Elementen [2]
Demonstrationsexperiment/
entwickeln Hypothesen zum Auftreten Animation:
von Redoxreaktionen zwischen
 Aufbau einer galvanischen Zelle
Metallen/Metallionen und
(Daniell-Element)
Nichtmetallen/Nichtmetallionen (E3).
 Demonstration der Spannung und
des Stromflusses
erklären den Aufbau und die
Funktionsweise einer galvanischen
Lernaufgabe zu Aufbau und Funktion
Zelle (u.a. Daniell-Element) (UF1,
weiterer galvanischer Zellen, z.B. ZinkUF3).
Silber-Zelle
Hinführendes Experiment:
Elektronendruck von Metallen
planen Experimente zum Aufbau
galvanischer Zellen, ziehen
Messung der Spannung zwischen
Schlussfolgerungen aus den
verschiedenen Metallelektroden, die
Messergebnissen und leiten daraus
gemeinsam im Wasserbehälter stehen
eine Spannungsreihe ab (E1, E2, E4,
E5).
Bildung von Hypothesen und Planung
von Experimenten zur Spannungsreihe
entwickeln aus vorgegebenen
Materialien galvanische Zellen und
Schülerexperimente
treffen Vorhersagen über die zu
(Gruppenarbeit):
Ggf. Berücksichtigung von
Fehlvorstellungen zur
Funktion des Elektrolyten [5]
Ggf. Thematisierung der
elektrochemischen
Doppelschicht
86
erwartende Spannung unter
Standardbedingungen (E1, E3).
Spannungsreihe der Metalle
beschreiben den Aufbau einer
Standard-Wasserstoff Halbzelle
(UF1).
Experiment:
galvanische Zellen aus
„ etallhalbzellen“ und
„Nichtmetallhalbzellen“, z.B.: Zn/Zn2+ //
I- /I2/Graphit.
Einordnung der Nichtmetalle in die
elektrochemische Spannungsreihe
berechnen Potentialdifferenzen unter
Nutzung der
Standardelektrodenpotentiale und
schließen auf die möglichen
Redoxreaktionen (UF2, UF3).
Welchen Einfluss haben die
Konzentrationen der
Elektrolytlösungen auf die
Spannung einer
galvanischen Zelle?
 Konzentrationszellen
 Nernst Gleichung
planen Versuche zur quantitativen
Bestimmung einer MetallionenKonzentration mithilfe der NernstGleichung (E4).
werten Daten elektrochemischer
Untersuchungen mithilfe der NernstGleichung und der Faraday-Gesetze
aus (E5).
berechnen Potentiale und
Potentialdifferenzen mithilfe der
Demonstrationsexperiment mit
arbeitsblattgestütztem
Lehrervortrag:
Aufbau einer
Standardwasserstoffelektrode und
Bedeutung als Bezugshalbelement,
z.B.: Pt/H2/H+//Cu2+/Cu
Übungsaufgaben
Voraussagen über den Ablauf
chemischer Reaktionen mithilfe der
Standardpotentiale
Experiment: Silber/ SilberionenKonzentrationszelle
Ableitung der Nernstgleichung, z.B. im
gelenkten Unterrichtsgespräch
Übungsaufgaben zur NernstGleichung
Berechnung von Zellspannungen und
Konzentrationen
Ggf. hinführendes Experiment
zur
Konzentrationsabhängigkeit,
z.B.: Zink/gesättigte
Zinksulfatlösung
Fakultativ: Messprinzip einer
pH-Wert Bestimmung als
Anwendung der NernstGleichung. Vernetzung zum
Unterrichtsvorhaben I möglich
87
Nernst-Gleichung und ermitteln
Ionenkonzentrationen von Metallen
und Nichtmetallen (u.a. Wasserstoff
und Sauerstoff) (UF2).
Knopfzellen für Hörgeräte:
 Die Zink-Luft-Zelle
Lässt sich eine Zink-LuftZelle wieder aufladen?
 Die Elektrolyse
erklären Aufbau und Funktion
elektrochemischer Spannungsquellen
aus Alltag und Technik (Batterie,
Akkumulator, Brennstoffzelle) unter
Zuhilfenahme grundlegender Aspekte
galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung
der Pole, elektrochemische
Redoxreaktion, Trennung der
Halbzellen) (UF4).
Demonstration:
Knopfzelle für Hörgeräte
beschreiben und erläutern Vorgänge
bei einer Elektrolyse (u.a. von
Elektrolyten in wässrigen Lösungen)
(UF1, UF3).
Informationstext:
Bedeutung von Akkumulatoren für das
Stromnetz zum Ausgleich von
Spannungsschwankungen, die bei
Nutzung regenerativer Stromquellen
(Wind, Sonne) auftreten
deuten die Reaktionen einer
Elektrolyse als Umkehr der
Reaktionen eines galvanischen
Elements (UF4).
erläutern die Umwandlung von
chemischer Energie in elektrische
Energie und deren Umkehrung (E6).
Informationen und
Modellexperiment siehe [4]
Schülerexperiment:
Modellexperiment einer Zink-LuftZelle (Hinweise s.u.)
Vergrößerung der Oberfläche der
Graphitelektrode durch Aktivkohle
Informationen und
Modellexperiment siehe [4]
Ggf. Schülerexperiment: Laden (und
Entladen) eines Zink-LuftAkkumulators
Vergleich galvanische Zelle Elektrolysezelle
analysieren und vergleichen
galvanische Zellen bzw. Elektrolysen
unter energetischen und stofflichen
Aspekten (E1, E5).
88
Batterien und
Akkumulatoren im Alltag
erklären Aufbau und Funktion
elektrochemischer Spannungsquellen
aus Alltag und Technik (Batterie,
Akkumulator, Brennstoffzelle) unter
Zuhilfenahme grundlegender Aspekte
galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung
der Pole, elektrochemische
Redoxreaktion, Trennung der
Halbzellen) (UF4).
recherchieren Informationen zum
Aufbau mobiler Energiequellen und
präsentieren mithilfe
adressatengerechter Skizzen die
Funktion wesentlicher Teile sowie
Lade- und Entladevorgänge (K2, K3).
argumentieren fachlich korrekt und
folgerichtig über Vorzüge und
Nachteile unterschiedlicher mobiler
Energiequellen und wählen dazu
gezielt Informationen aus (K4).
Arbeitsteilige Gruppenarbeit mit
Präsentation: Recherche,
selbstständige Erarbeitung der
Bedeutung, des Aufbaus und der
Redoxreaktionen von mobilen
Spannungsquellen, z.B.:
Gruppenarbeit ggf. mit
Schülerexperimenten, die
Präsentation kann z. B. als
„Wiki“ f r Jugendliche, Portfolio
oder als Poster (mit
Museumsgang) erfolgen
 Alkaline-Batterie (verpflichtend!)
 Lithium-Ionen-Akkumulator
 Nickel-Metallhydrid-Akkumulator
 Zink-Silberoxid-Knopfzelle
 Redox-Flow-Akkumulatoren
Binnendifferenzierung durch
die Auswahl der Themen
Ggf. Erstellung einer Concept Map mit
Begriffen dieses Unterrichtsvorhabens
vergleichen und bewerten innovative
und herkömmliche elektrochemische
Energiequellen (u.a. WasserstoffBrennstoffzelle, Alkaline-Zelle) (B1).
Diagnose von Schülerkonzepten (z.B.):
 Eingangsdiagnose zu Beginn der Unterrichtsreihe
 Mind-Map zu elektrochemischen Spannungsquellen
 Versuchsprotokolle
 Concept-Map zu Begriffen der Elektrochemie
Leistungsbewertung (u.a.):
 Präsentationen zu mobilen Energiequellen
89
 Lernaufgaben
 Klausuren / Facharbeit
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
1. http://chik.die-sinis.de/phocadownload/Material/stationenlernen%20akkus%20und%20batterien.pdf
Stationenlernen mit Experimenten der Arbeitsgruppe Chemie im Kontext (Kölner Modell): Wie bei Chemie im Kontext üblich, werden
Bezüge zwischen dem geplanten fachlichen Inhalt und der Lebenswirklichkeit von Schülerinnen und Schülern hergestellt. Das soll den
Zugang zum Fachthema erleichtern und sie ermutigen, Fragen zu formulieren. Vielfältige Tipps und Informationen. Ausgehend von
Redoxreaktionen aus der SI werden die Donator-Akzeptor-Reaktionen dargestellt und vielfältige Informationen zu Batterien und
Akkumulatoren geliefert.
2. http://www.chemie-interaktiv.net Tausch/Schmitz, Rheinisch-Bergische Universität Wuppertal: Animationen zu elektrochemischen
Prozessen.
3. http://www.grs-batterien.de/verbraucher/ueber-batterien.html Broschüre: „Die Welt der Batterien“
Broschüre der Hersteller von Batterien und Akkumulatoren mit Aspekten zur Historie, zum Aufbau und zur Funktion und zum Recycling
4. Maximilian Klaus, Martin Hasselmann, Isabel Rubner, Bernd Mößner und Marco Oetken, in: CHEMKON 2014, 21, Nr. 2, S. 65 - 71
Metall-Luft-Batterien mit einer neuartigen Kohleelektrode - Moderne elektrochemische Speichersysteme im Schulexperiment
5. https://eldorado.tu-dortmund.de/bitstream/2003/2464/2/Marohnunt.pdf
A. Marohn, Falschvorstellungen von Schülern in der Elektrochemie - eine empirische Untersuchung, Dissertation , TU Dortmund (1999)
6. http://forschung-energiespeicher.info
Informationen zu aktuellen Projekten von Energiespeichersystemen, u.a. Redox-Flow-Akkumulatoren, Zink-Luft-Batterien, LithiumAkkumulatoren.
7. http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/chemie/gym/fb3/modul1/
Landesbildungsserver Baden-Würtemberg mit umfangreicher Materialsammlung zur Elektrochemie.
8. www.aktuelle-wochenschau.de (2010)
9. GdCh (Hrsg.): HighChem hautnah: Aktuelles über Chemie und Energie, 2011, ISBN: 978-3-936028-70-6
10. Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie: (Hrsg.) Von Kohlehalden und Wasserstoff: Energiespeicher – zentrale Elemente
der Energieversorgung, 2013, ISBN: 978-3-9809691-5-4
90
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Elektroautos – Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie
funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und
begründet auswählen (UF2)
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 selbstsrändig in unterschiedlichen Kontexten chemische Probleme identifizieren,
analysieren und in Form chemischer Fragestellungen präzisieren (E1)
 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge,
Regeln oder auch mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten
analysieren und Ergebnisse verallgemeinern (E5).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 zu chemischen und anwendungsbezogenen Fragestellungen relevante
Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten
wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend
beurteilen (K2)
 sich mit anderen über chemische Sachverhalte und Erkenntnisse kritischkonstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch
Argumente belegen bzw. widerlegen (K4).
Kompetenzbereich Bewertung:
 fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewertungen von
naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unterscheiden und angeben
(B1).
 begründet
die
Möglichkeiten
und
Grenzen
chemischer
und
anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten (B4).
91
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
 Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
92
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Elektroautos – Fortbewegung mithilfe elektrochemischer Prozesse
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Mobile Energiequellen
 Elektrochemische Gewinnung von Stoffen
 Quantitative Aspekte elektrochemischer Prozesse
Zeitbedarf: ca. 22 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Autos, die nicht mit Benzin
fahren
Akkumulatoren
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
erklären Aufbau und Funktion
elektrochemischer Spannungsquellen
aus Alltag und Technik (Batterie,
Akkumulator, Brennstoffzelle) unter
Zuhilfenahme grundlegenden Aspekte
galvanischer Zellen (u.a. Zuordnung
der Pole, elektrochemische
Redoxreaktion, Trennung der
Halbzellen) (UF4).
analysieren und vergleichen
galvanische Zellen bzw. Elektrolysen
unter energetischen und stofflichen
Aspekten (E1, E5).
stellen Oxidation und Reduktion als
Teilreaktionen und die Redoxreaktion
als Gesamtreaktion übersichtlich dar
und beschreiben und erläutern die
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF2 Auswahl, UF4 Vernetzung
 E1 Probleme und Fragestellungen, E5 Auswertung
 K2 Recherche, K4 Argumentation
 B1 Kriterien, B4 Möglichkeiten und Grenzen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor,
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Bilder und Texte zu Elektromobilen
- Stromversorgung mit Akkumulatoren
- Stromversorgung mit
Brennstoffzellen
Aufriss der Unterrichtsreihe
Internetrecherche oder
Auswertung vorgegebener
Materialien der Lehrkraft
Beschreibung und Auswertung
einer schematischen Darstellung
zum Aufbau eines Bleiakkumulators
Beschreibung der Teile und des
Aufbaus eines
Bleiakkumulators; Vermutungen
über die Funktion der Teile
z.B. Animation:
Entladen und Laden eines
Bleiakkumulators
Beschreibung und Deutung der
Beobachtungen in Einzelarbeit
unter Nutzung des Schulbuches
Schüler-Kurzvortrag zum Laden und
Entladen des Bleiakkumulators
Aufgreifen und Vertiefen der
Begriffe: Anode, Kathode,
galvanisches Element,
Redoxreaktion; Elektrolyse
Selbstständige Partnerarbeit
oder Gruppenarbeit, Vorstellen
der Ergebnisse in
Kurzvorträgen
93
Reaktionen fachsprachlich korrekt
(K3).
Brennstoffzelle
recherchieren Informationen zum
Aufbau mobiler Energiequellen und
präsentieren mithilfe
adressatengerechter Skizzen die
Funktion wesentlicher Teile sowie
Lade- und Entladevorgänge (K2, K3).
erläutern den Aufbau und die
Funktionsweise einer WasserstoffBrennstoffzelle (UF1, UF3).
Recherche zum Lithium-IonenAkkumulator: schematischer Aufbau
und Prinzip der Reaktionsabläufe
beim Laden und Entladen
Diskussion der Vorzüge und
Nachteile des Bleiakkumulators und
des Lithium-Ionen-Akkumulators im
Vergleich für den Betrieb von
Elektroautos
Schülerexperiment
Wasserstoff-SauerstoffBrennstoffzelle
Aufbau und Reaktionsabläufe
erläutern die Umwandlung von
chemischer Energie in elektrische
Energie und deren Umkehrung (E6).
analysieren und vergleichen
galvanische Zellen bzw. Elektrolysen
unter energetischen und stofflichen
Aspekten (E1, E5).
Lehrerinformationen zum
Unterschied Energiespeicher /
Energiewandler
Vergleich Akkumulator und
Brennstoffzelle
Die Rechercheergebnisse
müssen gesichert werden, z.B.
durch eine Skizze zum Aufbau
des Akkumulators,
Reaktionsgleichungen und
einen eigenständig verfassten
Kurztext
Sachaspekte, die zu
berücksichtigen sind:
Reihen- und Parallelschaltung,
Anforderung eines
Elektromobils, elektrische
Energie, elektrische Leistung,
Spannung eines
Brennstoffzellen-Stapels
(Stacks)
recherchieren Informationen zum
Aufbau mobiler Energiequellen und
präsentieren mithilfe
adressatengerechter Skizzen die
Funktion wesentlicher Teile sowie
Lade- und Entladevorgänge (K2, K3).
Woher bekommt das
Brennstoffzellen-Auto den
Wasserstoff, seinen
beschreiben und erläutern Vorgänge
bei einer Elektrolyse (u.a. von
Elektrolyten in wässrigen Lösungen)
Demonstrationsexperiment:
Elektrolyse von angesäuertem
Wasser
Reflexion des Experiments:
Redoxreaktion, exotherme
Reaktion, Einsatz von
94
Brennstoff?
Quantitative Elektrolyse
Zersetzungsspannung
Faraday-Gesetze
Wasserstoff als Energieträger
(UF1, UF3).
deuten die Reaktionen einer
Elektrolyse als Umkehr der
Reaktionen eines galvanischen
Elements (UF 4).
erläutern die bei der Elektrolyse
notwendige Zersetzungsspannung
unter Berücksichtigung des
Phänomens der Überspannung (UF2).
schließen aus experimentellen Daten
auf elektrochemische
Gesetzmäßigkeiten (u.a. FaradayGesetze) (E6).
erläutern und berechnen mit den
Faraday-Gesetzen Stoff- und
Energieumsätze bei
elektrochemischen Prozessen (UF2).
werten Daten elektrochemischer
Untersuchungen mithilfe der NernstGleichung und der Faraday-Gesetze
aus (E5).
dokumentieren Versuche zum Aufbau
von galvanischen Zellen und
Elektrolysezellen übersichtlich und
nachvollziehbar (K1).
Antrieb eines Kraftfahrzeugs argumentieren fachlich korrekt und
heute und in der Zukunft
folgerichtig über Vorzüge und
Nachteile unterschiedlicher mobiler
Energiegewinnung und
Energiequellen und wählen dazu
Energiespeicherung im
gezielt Informationen aus (K4).
Vergleich
Aufnahme einer StromstärkeSpannungskurve, Grafische
Ermittlung der Zersetzungsspannung
z.B. Hypothesenbildung,
selbstständige Versuchsplanung,
Schülerexperi-ment zur
Untersuchung der Elektrolyse in
Abhängigkeit von der Stromstärke und
der Zeit. n  I*t
Experiment:
Quantitative Kupferabscheidung aus
einer Kupfer(II)-sulfat-Lösung zur
Bestimmung der Faraday-Konstante
elektrischer Energie: W = U*I*t,
Zersetzungsspannung
Vergleich mit der errechneten
Spannung aus den
Redoxpotentialen
Anlage einer übersichtlichen
Wertetabelle, grafische
Auswertung, Schüler- oder
Lehrerexperiment
Selbstständiger Umgang mit
Größen der Chemie und der
Elektrochemie in Einzelarbeit;
Korrektur in Partnerarbeit
Lehrervortrag
Formulierung der Faraday-Gesetze
Übungsaufgaben in Einzel- und
Partnerarbeit:
Berechnung der elektrischen Energie,
die zur Gewinnung von z.B. 1 m3
Wasserstoff notwendig ist, hier auch
Aufgaben zur abgeschiedenen Masse
z.B. Diskussion
Woher sollte der elektrische Strom
zum Laden eines Akkumulators und
zur Gewinnung des Wasserstoffs
kommen?
Sammeln und Bewerten von
Argumenten
95
erläutern und beurteilen die
elektrolytische Gewinnung eines
Stoffes aus ökonomischer und
ökologischer Perspektive (B1, B3).
vergleichen und bewerten innovative
und herkömmliche elektrochemische
Energiequellen (u.a. WasserstoffBrennstoffzelle, Alkaline-Zelle) (B1).
Vergleichende Betrachtung von
Benzin, Diesel, Erdgas,
Akkumulatoren und Brennstoffzellen
zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges
- ökologische und ökonomische
Aspekte
- Energiewirkungsgrad
diskutieren die gesellschaftliche
Relevanz und Bedeutung der
Gewinnung, Speicherung und
Nutzung elektrischer Energie in der
Chemie (B4).
diskutieren Möglichkeiten der
elektrochemischen
Energiespeicherung als
Voraussetzung für die zukünftige
Energieversorgung (B4).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Umgang mit Größengleichungen analysieren und korrigieren
Leistungsbewertung:
 Mitwirkung bei der Versuchsplanung, sorgfältige Auswertung quantitativer Experimente, Schülervortrag, Anteil an Gruppenarbeit
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Interessant ist die Abbildung von einem Brennstoffzellen-Bus mit Beschriftung, die z.B. auf „Null-Emissionen“ hinweist, z.B.
http://www.brennstoffzellenbus.de/bus/.
Im Internet sind auch animierte Darstellungen zu den chemischen Reaktionen, in vereinfachter Form, in einer Brennstoffzelle zu finden,
z.B.http://www.brennstoffzellenbus.de/bzelle/index.html.
Die Chance der Energiespeicherung durch die Wasserstoffgewinnung mithilfe der Nutzung überschüssigen elektrischen Stroms aus Solar- und
Windkraftanlagen wird dargestellt in http://www.siemens.com/innovation/apps/pof_microsite/_pof-spring-2012/_html_de/elektrolyse.html.
Ein Vergleich der alkalischen Elektrolyse und der der Elektrolyse mir einer PEM-Zelle wird ausführlich beschrieben in
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2007/ws2007_07.pdf.
http://www.diebrennstoffzelle.de
Sehr ergiebige Quelle zu vielen Informationen über die Wasserstoffenergiewirtschaft, Brennstoffzellen und ihre Eigenschaften.
96
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 zu chemischen und anwendungsbezogenen Fragestellungen relevante
Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten
wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend
beurteilen (K2).
Kompetenzbereich Bewertung:
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Korrosion und Korrosionsschutz
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
97
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Entstehung von Korrosion und Schutzmaßnahmen
Inhaltsfeld: Elektrochemie
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Korrosion und Korrosionsschutz
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF3 Systematisierung
 E6 Modelle
 K2 Recherche
 B2 Entscheidungen
Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Korrosion vernichtet Werte
 Merkmale der Korrosion
 Kosten von
Korrosionsschäden
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
recherchieren Beispiele für
elektrochemische Korrosion und
referieren über Möglichkeiten des
Korrosionsschutzes (K2, K3).
diskutieren ökologische Aspekte und
wirtschaftliche Schäden, die durch
Korrosionsvorgänge entstehen
können (B2).
Ursachen von Korrosion
 Lokalelement
 Rosten von Eisen
- Sauerstoffkorrosion
- Säurekorrosion
erläutern elektrochemische
Korrosionsvorgänge und Maßnahmen
zum Korrosionsschutz (u.a.
galvanischer Überzug, Opferanode))
(UF1, UF3).
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Abbildungen zu Korrosionsschäden
oder Materialproben mit
Korrosionsmerkmalen
Sammlung von Kenntnissen und
Vorerfahrungen zur Korrosion
Mind-Map zu einer ersten
Strukturierung der Unterrichtsreihe, diese begleitet die
Unterrichtsreihe und wird in
den Stunden bei Bedarf
ergänzt
Ggf. Recherche zu Kosten durch
Korrosionsschäden
Internetrecherche oder
Auswertung vorgegebener
Materialien der Lehrkraft
Selbstständige Auswertung der
Experimente mithilfe des
Schulbuches oder bildlicher
und textlicher Vorgaben durch
die Lehrkraft
Schüler- oder Lehrerexperiment
Experimentelle Erschließung der elektrochemischen Korrosion
Schülerexperimente
Bedingungen, die das Rosten fördern
98
erweitern die Vorstellung von
Redoxreaktionen, indem sie
Oxidationen/ Reduktionen auf der
Teilchenebene als ElektronenDonator-Akzeptor-Reaktionen
interpretieren (E6, E7).
Schutzmaßnahmen
 Galvanisieren
 kathodischer
Korrosionsschutz
erläutern elektrochemische
Korrosionsvorgänge und Maßnahmen
zum Korrosionsschutz (u.a.
galvanischer Überzug, Opferanode)
(UF1, UF3).
bewerten für konkrete Situationen
ausgewählte Methoden des
Korrosionsschutzes bezüglich ihres
Aufwandes und Nutzens (B3, B2).
Aufgreifen und Vertiefen der
Inhalte und Begriffe: Anode,
Kathode, galvanisches
Element, Redoxreaktion
Lehrer- oder Schülerexperiment
Verkupfern oder Verzinken eines
Gegenstandes
Bilder oder Filmsequenz
zum Verzinken einer Autokarosserie
durch Galvanisieren und
Feuerverzinken
Welcher Korrosionsschutz ist der
beste?
Bewertung des Korrosionsschutzes
nach Darstellung einiger
Korrosionsschutzmaßnahmen durch
Kurzreferate
Anode aus Kupfer bzw. Zink
zur Verdeutlichung der
Teilnahme der Anode an einer
Elektrolyse; selbstständige
Auswertung des Experimentes
mithilfe des Schulbuches
Sammeln und Bewerten von
Argumenten
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Alltagsvorstellungen zur Korrosion
Leistungsbewertung:
 Durchführung von Experimenten, Auswertung der Experimente, Kurzreferate
 Klausuren/Facharbeiten
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
www.korrosion-online.de Umfangreiches Informations- und Lernangebot rund um das Thema Korrosion und Korrosionsschutz.
Weist auch viele interessante und vielfältige Abbildungen zur Korrosion auf.
daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/korrosion/korrosion.htm
20.09.2010 - Beschreibung von Erscheinungsformen für Korrosion und Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Korrosionsschutz Element
In dem VHS-Video „Korrosion und Korrosionsschutz“ (4202818) werden mit Hilfe von Tricksequenzen - die Vorgänge bei der Entstehung von Rost und die
gängigsten Verfahren (Aufbringen eines Schutzüberzugs aus einem unedleren Metall durch Schmelztauchen, Einsatz einer Opferanode, Galvanisieren) gezeigt,
um Metalle vor Korrosion zu schützen.
99
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Biodiesel als Alternative zum Diesel aus Mineralöl
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur - Eigenschaft
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen
Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens
erschließen und aufzeigen (UF4).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 28 Std. à 45 Minuten
100
Q1 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben V
Kontext: Biodiesel als Alternative zum Diesel aus Mineralöl
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 28 Stunden à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF4 Vernetzung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 K2 Recherche
 K3 Präsentation
 B2 Entscheidungen
 B3 Werte und Normen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur-Eigenschaft
Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
Verbindliche Absprachen
wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
Kein Fahrspaß ohne Erdöl?
recherchieren zur Herstellung,
Verwendung und Geschichte
ausgewählter organischer
Verbindungen und stellen die
Ergebnisse adressatengerecht vor
(K2, K3).
Informationen/Medienberichte zum
Themenkomplex "Endlichkeit des
Erdöls, Notwendigkeit der Nutzung
alternativer Kraftstoffe" [1]
beschreiben den Aufbau der Moleküle
(u.a. Strukturisomerie) und die
charakteristischen Eigenschaften von
Vertretern der Stoffklassen der
Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Information: Aufbau von Rapsöl als
pflanzliches Fett und Umesterung mit
Methanol
Konventionelle Kraftstoffe aus
Erdöl
Alternative Kraftstoffe,
u. a. Biokraftstoffe
Herstellung von Biodiesel
Veresterung
Computerrecherchen (ggf. als
Hausaufgabe)
Erstellen eines Überblicks über
konventionelle und alternative
Kraftstoffe [2], z. B. in Form eines
Clusters
Wiederholung der Inhalte
Ester und chemisches
Gleichgewicht aus dem Inhaltsfeld
1
101
Carbonsäuren und Ester und ihre
chemischen Reaktionen (u.a.
Veresterung, Oxidationsreihe der
Alkohole) (UF1, UF3).
Experiment: Umesterung von Rapsöl
zu Rapsölmethylester (Biodiesel) [3]
erklären Stoffeigenschaften und
Reaktionsverhalten mit dem Einfluss
der jeweiligen funktionellen Gruppen
und sagen Stoffeigenschaften vorher
(UF1).
erklären Reaktionsabläufe unter dem
Gesichtspunkt der Produktausbeute
und Reaktionsführung (UF4).
formulieren Reaktionsschritte einer
elektrophilen Addition und einer
nucleophilen Substitution und
erläutern diese (UF1).
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodelle den
Verlauf ausgewählter chemischer
Reaktionen in Teilschritten (K3).
Was soll ich tanken: Super
oder Super plus?
Verbrennung von
Kohlenwasserstoffen
Exkurs: Nachweis von
Doppelbindungen
Experiment/Film: Addition von Brom
an die Doppelbindung von Alkenen
Erarbeitung mit anschließender
Darstellung des
Reaktionsmechanismus, z. B. als
Stop-motion-Film
Animation: Die Funktionsweise eines
Ottomotors – Verbrennung von
Kohlenwasserstoffen
Internet-Recherche mit dem
Stichwort „Viertakt-Ottomotor“
Methodische Anregung:
Kommentierung der Animation
durch die Lernenden
Wiederholung: Aufstellen von
Reaktionsgleichungen zur
Verbrennung von
Kohlenwasserstoffen, Berechnung
des CO2-Ausstoßes, etc.
102
Klopffestigkeit, Octanzahl,
Klopfschutzmittel
Ketone
Alkohole als alternative
Kraftstoffe
Bioethanol
Stoffklasse der Alkohole
Wie können Ethanol und
andere Alkohole aus Erdöl
hergestellt werden?
Elektrophile Addition:
Hydratisierung
Markownikow-Regel, Stabilität
von
Carbeniumionen
beschreiben den Aufbau der
Moleküle
(u. a. Strukturisomerie) und die
charakteristischen Eigenschaften von
Vertretern der Stoffklassen der
Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Carbonsäuren und Ester und ihre
chemischen Reaktionen (u.a.
Veresterung, Oxidationsreihe der
Alkohole) (UF1, UF3).
Überblick über Kraftstoffbestandteile
und ihre Octanzahlen [7], Zuordnung
der Stoffe zu Stoffklassen, u. a. das
Aceton, als Bestandteil von Formel-1Treibstoffen [8]
Möglicher Zugang zur Octanzahl:
Tanken im Ausland,
z. B. Dänemark mit den
Kraftstoffen Blyfri 95 und Blyfri 98
beschreiben den Aufbau der Moleküle
(u.a. Strukturisomerie) und die
charakteristischen Eigenschaften von
Vertretern der Stoffklassen der
Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Carbonsäuren und Ester und ihre
chemischen Reaktionen (u.a.
Veresterung, Oxidationsreihe der
Alkohole) (UF1, UF3).
Information: Bioethanol als
Bestandteil von Kraftstoffen, z. B. E
10, E 85
Der alternative Treibstoff Bioethanol wird als ein Vertreter der
Alkohole klassifiziert.
klassifizieren organische Reaktionen
als Substitutionen, Additionen,
Eliminierungen und Kondensationen
(UF3).
Elektrophile Addition, z. B. als
Filmleiste: Hydratisierung von Ethen
formulieren Reaktionsschritte einer
elektrophilen Addition und einer
nucleophilen Substitution und
erläutern diese (UF1).
erklären Stoffeigenschaften und
Reaktionsverhalten mit dem Einfluss
der jeweiligen funktionellen Gruppen
und sagen Stoffeigenschaften vorher
(UF1).
Herstellung von Ethanol durch Gärung
(Wiederholung)
Ausblick auf Biokraftstoffe erster und
zweiter Generation
Übung: Addition von Wasser an
diverse Alkene (Regioselektivität bei
nicht symmetrischen Alkenen)
Alternativ besteht bereits hier die
Möglichkeit der Vertiefung der
elektrophilen Addition bei nicht
symmetrischen Alkenen
(Markownikow Regel) am Bsp. der
Synthese von ETBE
Hinweis: z. B. LignocelluloseEthanol aus Pflanzenabfällen [2]
Anhand der verschiedenen
Möglichkeiten Ethanol zu
synthetisieren, werden die
unterschiedlichen Reaktionstypen
eingeführt.
Erarbeitung der MarkownikowRegel durch die Schülerinnen und
Schüler mit Hilfe einer
Lernumgebung möglich [9]
Hydratisierung von Ethen als
technisches Herstellungsverfahren
von Ethanol
103
vergleichen ausgewählte organische
Verbindungen und entwickeln
Hypothesen zu deren
Reaktionsverhalten aus den
Molekülstrukturen (u. a. I-Effekt, MEffekt, sterischer Effekt) (E3).
Erarbeitung der nucleophilen
Substitution mit
binnendifferenzierenden
Materialien (Modelle,
Strukturlegetechnik mit Kärtchen):
Bromethan und Kalilauge reagieren u.
a. zu Ethanol
Nucleophile
Substitution
Selbstständige Erarbeitung der
Eliminierung als Umkehrung der
elektrophilen Addition:
Dehydratisierung von Alkoholen
Welche Probleme treten bei
der Nutzung von
Biokraftstoffen auf?
Oxidationsreihe der
Alkohole
analysieren und vergleichen die
Reaktionsschritte unterschiedlicher
Reaktionstypen (u.a. elektrophile
Addition und elektrophile Substitution)
(E6).
Aufstellen eines Reaktionssterns
zu den Möglichkeiten der
Ethanolherstellung
beschreiben den Aufbau der Moleküle
(u.a. Strukturisomerie) und die
charakteristischen Eigenschaften von
Vertretern der Stoffklassen der
Alkohole, Aldehyde, Ketone,
Carbonsäuren und Ester und ihre
chemischen Reaktionen (u.a.
Veresterung, Oxidationsreihe der
Alkohole) (UF1, UF3).
Erhöhte Aldehydemission bei der
Nutzung von Alkoholkraftstoffen:
Analyse der unvollständigen
Verbrennungsprozesse von Ethanol
im Verbrennungsmotor unter dem
Aspekt „Oxidationsreihe der
Alkohole“, Rolle des Katalysators im
Hinblick auf eine vollständige
Oxidation
Rückbezug zum
vorangegangenen Unterricht
Die Tatsache, dass Fahrzeuge,
die mit Alkoholkraftstoff betrieben
werden, eine höhere Emission an
Aldehyden aufweisen [4], kann
genutzt werden, um die
Kompetenzerwartungen zur
Oxidationsreihe der Alkohole zu
festigen (siehe die entsprechende
Kompetenzerwartung im IF1).
104
Womit fahren wir morgen? Bedeutung
unterschiedlicher Kraftstoffe
bei der zukünftigen Mobilität
erläutern und bewerten den Einsatz
von Erdöl und nachwachsenden
Rohstoffen für die Herstellung von
Produkten des Alltags und der
Technik (B3).
Podiumsdiskussion: Bewertung der
konventionellen und alternativen
Kraftstoffe der ersten und zweiten
Generation anhand verschiedener
Kriterien (z. B. ökonomische,
ökologische, technische und
gesellschaftliche Kriterien [5])
Ggf. Ausblick
Zukünftige Bedeutung von
Biokraftstoffen im Vergleich zu
Antriebskonzepten mit Elektrizität
oder Wasserstoff
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Ester und chemisches Gleichgewicht, Oxidationsreihe der Alkohole
Leistungsbewertung:
 Handlungsprodukte: Versuchsprotokolle, Präsentationen, u. a. zu Reaktionsmechanismen, Stoffklassen, Lernumgebung zur MarkownikowRegel, ggf. schriftliche Übung
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
1.
http://www.sueddeutsche.de/auto/bioethanol-als-treibstoff-derzukunft-futter-im-tank-1.1813027
Zeitungsartikel zum Thema „Bioethanol als Treibstoff der Zukunft“
2.
http://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr-laerm/kraftbetriebsstoffe/alternative-kraftstoffe
Informationen zu alternativen Kraftstoffen
3.
Eilks, Ingo: Biodiesel: Kontextbezogenes Lernen in einem
gesellschaftskritisch-problemorientierten Chemieunterricht. In: PdNChemie in der Schule, Jg. 2001 (50), H. 1, S. 8-10
Beschreibung einer Unterrichtseinheit zum Thema Biodiesel"
4.
Dreyhaupt, Franz-Joseph [Hrsg.]: VDI-Taschenlexikon
Immissionsschutz. Düsseldorf: VDI-Verlag, 1996, S. 26ff (Stichwort
Alkoholkraftstoff)
Darstellung der Zusammenhänge zwischen Alkoholkraftstoff,
unvollständiger Verbrennung, Aldehydemission und
Oxidationskatalysator
5.
Brysch, Stephanie: Biogene Kraftstoffe in Deutschland. Hamburg:
Diplomica, 2008.
Studie zur Bewertung von Biokraftstoffen, die kriteriengeleitet Vor- und
Nachteile ermittelt
6.
https://mediathek.fnr.de/media/downloadable/files/samples/b/r/brosc
h_biokraftstoffe_web.pdf
Informationsbroschüre der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
zum Thema Biokraftstoffe
7.
https://de.wikipedia.org/wiki/Oktanzahl
u. a. Angabe von Stoffen und deren Octanzahlen
105
8.
http://www.motorsporttotal.com/f1/news/2002/10/Das_Lebenselixier_der_Formel_1_02100
401.html
Informationen zu Aceton als Bestandteil von Formel-1-Treibstoff
9.
http://www.cup.unimuenchen.de/dept/ch/engel/lonet/markownikow/start.htm
Lernumgebung zur Markownikow-Regel
106
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Maßgeschneiderte Kunststoffe - nicht nur für Autos
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen
unter
Beachtung
fachlicher
Qualitätskriterien
einschließlich
der
Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
 Daten/Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge,
Regeln oder auch mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten
analysieren und Ergebnisse verallgemeinern (E5).
 bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen
in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung
darstellen (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse
Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen
und ethisch bewerten (B3).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
 Organische Werkstoffe
Zeitbedarf: ca. 34 Std. à 45 Minuten
107
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben I
Kontext: Maßgeschneiderte Kunststoffe – nicht nur für Autos
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
 Organische Werkstoffe
Zeitbedarf: 34 Std. à 45 Minuten
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E4 Untersuchungen und Experimente
 E5 Auswertung
 E7 Arbeits- und Denkweisen
 K3 Präsentation
 B3 Werte und Normen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Donator-Akzeptor
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Die Vielfalt der Kunststoffe
im Auto:
Demonstration von Kunststoffteilen
eines Autos

z.B. Mind Map: Kunststoffe im Auto Eigenschaften und Verwendung
Ausgehend von der
Verwendung von Kunststoffen
im Auto werden Fragestellungen
entwickelt und z.B. eine Mind
Map erstellt und im Laufe der
Unterrichtssequenz ergänzt.

Definition der Begriffe
„Kunststoff“
„ akromolek l“
„Polymer“
„ onomer“
Bsp. für Eigenschaften von
Kunststoffen und deren
Verwendung
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler ….
ggf. Eingangstest:
intermolekulare Wechselwirkungen,
funktionelle Gruppen.
In der Eingangsdiagnose wird
das für den folgenden Unterricht
bedeutsame Vorwissen der SuS
abgefragt.
Materialien zur individuellen
Wiederholung der Lerninhalte
108
Eigenschaften,
Synthesereaktionen,
Stoffklassen und
Verarbeitung von
Kunststoffen
1. Transparentes Plexiglas
(PMMA):
 Reaktionsschritte der
radikalischen
Polymerisation
 Faserstruktur und
Transparenz
2. Reißfeste Fasern aus PET:
 Aufbau von Polyestern
 Polykondensation (ohne
Mechanismus)
 Faserstruktur und
Reißfestigkeit
 Schmelzspinnverfahren
3. Hitzebeständige
Kunststoffe für den
Motorraum:
Hitzebeständigkeit und
Molekülstruktur der Duromere,
Elastomere und Thermoplaste
beschreiben und erläutern die
Reaktionsschritte einer radikalischen
Polymerisation (UF1, UF3).
erläutern die Planung einer Synthese
ausgewählter organischer
Verbindungen sowohl im
niedermolekularen als auch im
makromolekularen Bereich (E3).
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodelle den
Verlauf ausgewählter chemischer
Reaktionen in Teilschritten (K3).
Vergleichen ausgewählte organische
Verbindungen und entwickeln
Hypothesen zu deren
Reaktionsverhalten aus den
Molekülstrukturen (u.a. I-Effekt, MEffekt, sterischer Effekt) (E3).
Schülerexperimente zur
Herstellung von verschiedenen
Polymeren mit Auswertungen
(Protokolle)
Arbeitsblätter zur Zusammenfassung
der Stoffklassen und Reaktionstypen.
werden im Verlauf des
Unterrichts bereitgestellt.
Reaktionsschritte der
radikalischen Polymerisation
können in Lernprogrammen
erarbeitet werden.
Materialien zur individuellen
Wiederholung:
zu 1.:
Alkene, elektrophile Addition
zu 2.:
Alkanole, Carbonsäuren, Ester,
Veresterung und Verseifung,
Intermolekulare
Wechselwirkungen
untersuchen Kunststoffe auf ihre
Eigenschaften, planen dafür
zielgerichtete Experimente (u.a. zum
thermischen Verhalten), führen diese
durch und werten sie aus (E1, 2, 4, 5)
Ermitteln Eigenschaften von
organischen Werkstoffen und erklären
diese anhand der Struktur (u.a.
Thermoplaste, Elastomere,
Duromere) (E5).
109
4. Nylonfasern für
Sitzbezüge


Aufbau von Nylon
Polyamide
Systematisierung der
kennen gelernten
Stoffklassen und
Reaktionstypen.
Kunststoff werden in Form
gebracht:
Kunststoffverarbeitung
Verfahren, z.B.:
 Extrudieren
 Spritzgießen
 Extrusionsblasformen
 Fasern spinnen
Geschichte der Kunst-stoffe
erläutern die Eigenschaften von
Polymeren aufgrund der molekularen
Strukturen (u.a. Kettenlänge,
Vernetzungsgrad) und erklären ihre
praktische Verwendung (UF3, UF4).
recherchieren zur Herstellung,
Verwendung und Geschichte
ausgewählter organischer
Verbindungen und stellen die
Ergebnisse adressatengerecht vor
(K2, K3).
Reaktionsweg zur
Herstellung von
Polycarbonat, dem
Kunststoff für AutoSonnendächer
präsentieren die Herstellung
ausgewählter organischer Produkte
und Zwischenprodukte unter
Verwendung geeigneter Skizzen oder
Schemata.(K3)


verknüpfen Reaktionen zu
Reaktionsfolgen und Reaktionswegen
zur gezielten Herstellung eines
erwünschten Produktes (UF2, UF4).

Bau der Polycarbonate
Vorteile gegenüber PMMA
(Elastizität,
Wärmebeständigkeit)
Syntheseweg zum
Polycarbonat
zu 4.:
Alkanole, Carbonsäuren, Ester,
Veresterung und Verseifung,
erklären den Aufbau von
Makromolekülen aus MonomerBausteinen und unterscheiden
Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese
als Polymerisate oder Polykondensate
(u.a. Polyester, Polyamide,
Polycarbonate) (UF1, UF3).
verwenden geeignete graphische
Darstellungen bei der Erläuterung von
Mögliche Formen der Präsentationen
durch die SuS:
Referat, Posterpräsentation,
Museumsgang oder WIKI.
Einsatz von Filmen und Animationen
zu den Verarbeitungsprozessen.
Recherche:
Aufbau der Polycarbonate
Reaktionweg zur Herstellung von
Polycarbonaten aus Basischemikalien
Eigenschaften in Bezug auf ihre
Eignung als Werkstoff für Autodächer
Vorteile gegenüber PMMA
In diesem und den folgenden
Unterrichtseinheiten können SPräsentationen (Referate,
Poster, WIKI) erstellt werden.
MöglicheThemen:


Verarbeitungsverfahren
Historische Kunststoffe
Weitere mögliche Themen für
S-Präsentationen:
Verwendungen von
Polycarbonaten (z.B. in LCDBildschirmen, als Fassungen für
LEDs) und von PMMA.
Flussdiagramme zur
Veranschaulichung des
Reaktionswegs und
Herstellungsprozesses
110
Reaktionswegen und Reaktionsfolgen
(K1, K3).
Maßgeschneiderte
Kunststoffe
z.B.:
 Cokondensate und
"Blends" auf Basis von
Polycarbonaten
 Plexiglas (PMMA) mit UVSchutz
 Superabsorber
 Cyclodextrine
 Silikone
Kunststoffmüll ist wertvoll:
Kunststoffverwertung


Umweltverschmutzung
durch Plastikmüll
Verwertung von
Kunststoffen:
- energetisch
- rohstofflich
- stofflich
stellen Erkenntnisse der
Strukturchemie in ihrer Bedeutung für
die Weiterentwicklung der Chemie
(u.a. Aromaten, Makromoleküle) dar
(E7).
präsentieren die Herstellung
ausgewählter organischer Produkte
und Zwischenprodukte unter
Verwendung geeigneter Skizzen oder
Schemata (K3).
demonstrieren an ausgewählten
Beispielen mit geeigneten Schemata
den Aufbau und die Funktion
„maßgeschneiderter“ olek le (K3)
beschreiben und diskutieren aktuelle
Entwicklungen im Bereich organischer
Werkstoffe und Farbstoffe unter
vorgegebenen und selbstständig
gewählten Fragestellungen (K4).
diskutieren und bewerten Wege zur
Herstellung ausgewählter
Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe)
bzw. industrieller Zwischenprodukte
aus ökonomischer und ökologischer
Perspektive (B1, B2, B3).
erläutern und bewerten den Einsatz
von Erdöl und nachwachsenden
Rohstoffen für die Herstellung von
Arbeitsteilige Gruppenarbeit ggf.
mit Schüler-Experimenten zu
ausgewählten maßgeschneiderten
Kunststoffen, z.B.:

Plexiglas mit UV-Schutz

Superabsorber und ihre
Wasseraufnahmefähigkeit

Cyclodextrine als "Geruchskiller"
Präsentation der Ergebnisse als
WIKI oder als Poster
(Museumsgang)
Arbeitsteilige Gruppenarbeit ggf.
mit Schüler-Experimenten
 Umschmelzen von Polycarbonat
(CD) oder PET (Flaschen)
 Herstellung von Stärkefolien
 Herstellung von kompostierbarem
Verpackungsmaterial "Stärkopor"
Die SuS suchen sich die
Themen nach ihrem Interesse
aus. Bei den Vorträgen soll auch
auf die Synthesewege
eingegangen werden und deren
Darstellung eingeübt werden.
Cokondensation und "Blending"
dienen der Modifikation von
Kunststoffeigenschaften.
Der Nachweis der UVabsorbierenden Wirkung der
Plexiglasscheibe soll nur
qualitativ mit Hilfe einer UVLampe erfolgen.
Der Versuch eignet sich zur
Überleitung zum Thema
Farbstoffe.
Fächerübergreifender Aspekt:
Plastikmüll verschmutzt die
Meere (Biologie: Ökologie).
Einsatz von Filmen zur Visualisierung
der Verwertungsprozesse.
111

Ökobilanz
von Kunststoffen
Produkten des Alltags und der
Technik (B3).
beurteilen Nutzen und Risiken
ausgewählter Produkte der
organischen Chemie unter
vorgegebenen Fragestellungen (B4).
Diskussion: z.B. zum Thema
„Einsatz von kompostierbarem
Verpackungsmaterial“
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Eingangstest, Präsentationen, Protokolle
Leistungsbewertung:
 Präsentationen (Referate, Poster, Podiumsdiskussion), Schriftliche Übungen
Werksbesichtigung im Kunststoffwerk
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Die meisten Experimente finden sich in der Unterrichtsreihe "Kunststoffe im Auto": http://www.chik.de
Informationen zur Weiterentwicklung von Polycarbonaten (Blends und Cokondensate) zur Verwendung in der Automobilindustrie und in
Bildschirmen: http://www.energiespektrum.de/_misc/drucken/drucken.cfm?pk=29098
http://www.research.bayer.de/de/unterrichtsmaterialien_lcd_bildschirme.aspx
Internetauftritt des Verbands der Kunststofferzeuger mit umfangreichem Material für Schulen. Neben Filmen und Animationen (z. zur
Kunststoffverarbeitung) finden sich auch Unterrichtseinheiten zum Download:
http://www.plasticseurope.de/Document/animation-vom-rohol-zum-kunststoff.aspx
Experimentiervorschrift zur Herstellung einer UV-absorbierenden Acrylglasscheibe:
http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/alte_seite_du/material/exarbeiten/pmma/pmma16.pdf
Umfangreiche Umterrichtsreihe zum Thema Kunststoffe mit Materialien zum recyclingfähigen Belland-Material:
http://www.chik.die-sinis.de/Unterrichtsreihen_12/B__Organik/Belland.pdf
Film zum Kunststoffrecycling und Informationen zum grünen Punkt:
http://www.gruener-punkt.de/corporate/presse/videothek.html
112
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie
funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und
begründet auswählen (UF2)
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und
sachgerecht verwenden (E2).
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
 bedeutende naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen
in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung
darstellen (E7).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen
Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche
Darstellungsweisen verwenden (K1)
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
Kompetenzbereich Bewertung:
 begründet
die
Möglichkeiten
und
Grenzen
chemischer
und
anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten (B4).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten
113
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben II
Kontext: Benzol als unverzichtbarer Ausgangsstoff bei Synthesen
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Organische Verbindungen und Reaktionswege
 Reaktionsabläufe
Zeitbedarf: ca. 20 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
Was ist das Besondere an
Benzol?
beschreiben die Struktur und
Bindungsverhältnisse aromatischer
Verbindungen mithilfe mesomerer
Grenzstrukturen und erläutern
Grenzen dieser Modellvorstellung (E6,
E7).



Verwendung
Mesomerie
Aromatizität
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1
 UF2 Auswahl
 E3 Hypothesen
 E6 Modelle
 E7 Arbeits- und Denkweisen
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basdskonzept Chemisches Gleichgewicht
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
Verbindliche Absprachen
wie z.B.
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Recherche: Krebsgefahr durch
Benzin:
Benzol als Antiklopfmittel im Benzin
[1]
Anknüpfung an das Thema
Treibstoffe
Film: Das Traummolekül - August
Kekulé und der Benzolring [2]
stellen Erkenntnisse der
Strukturchemie in ihrer Bedeutung für
die Weiterentwicklung der Chemie (u.
a. Aromaten, Makromoleküle) dar
(E7).
Mindmap: Benzol als
Grundchemikalie für Synthesen von z.
B. Farbstoffen, Kunststoffen,
Arzneimitteln
bewerten die Grenzen chemischer
Modellvorstellungen über die Struktur
organischer Verbindungen und die
Hypothesenbildung: Ringstruktur
des Benzols, Ermittlung möglicher
Strukturen für Dibrombenzol (Arbeit
114
Reaktionsschritte von Synthesen für
die Vorhersage der Bildung von
Reaktionsprodukten (B4).
mit dem Molekülbaukasten)
Info: Ergebnisse der
Röntgenstrukturanalyse, Existenz von
3 Isomeren des Dibrombenzols statt
denkbarer vier Isomere eines
(hypothetischen) 1,3,5-Cyclohexatriens
Diskussion: Grenzen der
Strukturchemie
Arbeitsblatt oder eingeführtes
Schulbuch: Mesomerie und
Grenzstrukturen, ggf.
Hydrierungsenthalpie
Wie reagiert Benzol?




Mechanismus der elektrophilen Substitution
Elektrophile
Zweitsubstitution
Dirigierende Effekte
Reaktivität
Hinweis auf die Weiterentwicklung
der Strukturchemie im
Orbitalmodell (ohne weitere
Vertiefung)
erläutern das Reaktionsverhalten von
aromatischen Verbindungen (u. a.
Benzol, Phenol) und erklären dies mit
Reaktionsschritten der elektrophilen
Erst- und Zweitsubstitution (UF1,
UF2).
Hypothesenbildung: Bromierung von
Benzol
Implizite Wiederholung:
elektrophile Addition an
Doppelbindungen
AB oder Filmsequenz: Bromierung
von Benzol und Cyclohexen
Kognitiver Konflikt: Es findet keine
elektrophile Addition, sondern eine
Substitution statt.
analysieren und vergleichen die
Reaktionsschritte unterschiedlicher
Reaktionstypen (u. a. elektrophile
Addition und elektrophile Substitution)
(E6).
Mechanismenpuzzle: Elektrophile
Substitution, Vergleich zur
elektrophilen Addition
verwenden geeignete graphische
Darstellungen bei der Erläuterung von
Reaktionswegen und Reaktionsfolgen
(K1, K3).
beschreiben und visualisieren anhand
geeigneter Anschauungsmodelle den
Verlauf ausgewählter chemischer
Stationenarbeit: „Verwandte“ des
Benzols, z. B. Toluol, Phenol, Anilin,
Nitrobenzol, Benzoesäure,
Benzaldehyd
Möglichkeit zur
Binnendifferenzierung:
umfangreiche Informationen zu
den Reaktionen der Aromaten
samt Übungen [3]
Implizite Wiederholung SäureBase-Theorie, funktionelle
Gruppen
Einbezug der Acidität von Phenol
bzw. der Basizität von Anilin
Arbeitsteilige Gruppenarbeit:
115
Reaktionen in Teilschritten (K3).
machen eine Voraussage über den
Ort der elektrophilen Zweitsubstitution
am Aromaten und begründen diese
mit dem Einfluss des
Erstsubstituenten (E3, E6).
Vom Benzol zum
Anwendungsprodukt
Elektrophile Substitution an Phenol,
o-, m- oder p-Position
Vergleich der möglichen
Grenzstrukturen
Arbeit mit dem Schulbuch: Tabelle
zum Einfluss des Substituenten auf
die Zweitsubstitution,
Trainingsaufgaben
vergleichen ausgewählte organische
Verbindungen und entwickeln
Hypothesen zu deren
Reaktionsverhalten aus den
Molekülstrukturen (u. a. I-Effekt, MEffekt,
sterischer Effekt) (E3).
Lernaufgabe: Herstellung von
Trinitrotoluol oder Pikrinsäure
Der Einstieg kann über das Thema
„Sprengstoffe“ erfolgen [4] [5].
Ausgewählte weitere Beispiele für
Aromaten: z. B. Acetylsalicylsäure,
Styrol,
Napthalin
Mögliche Überleitung zu
Farbstoffen, ggf. Arzneimittel
machen eine Voraussage über den
Ort der elektrophilen Zweitsubstitution
am Aromaten und begründen diese
mit dem Einfluss des
Erstsubstituenten (E3, E6).
Reaktionsstern: Benzol
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Aufstellen von Valenzstrich-Strukturformeln, Reaktionsmechanismus der elektrophilen Substitution in Abgrenzung zur Addition, Anwendung
der Säure-Base-Theorie auf neue Verbindungen, u. a. Phenol
Leistungsbewertung:
 Bewertung von schriftlichen Handlungsprodukten, Trainingsaufgaben zum Einfluss der Substituenten auf die Zweitsubstitution,
Vorträge/Beiträge zu den Themen „ esomerie“, „Reaktionsmechanismus der elektrophilen Substitution“, „Herstellen von Trinitrotoluol“,
Darstellung und Kommentierung von Molekülstrukturen, die ggf. auch mit Molekülbaukästen modelliert wurden
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
1.
http://www.uniklinikumInformationen zu den Gefahren des Benzols
saarland.de/fileadmin/UKS/Aktuelles/Zeitschrift_UKS_Report/Medizinlexikon/Meizinlexi
116
kon_ab_2005/Benzol-Erkrankungen.pdf
2.
http://www.br.de/fernsehen/ard-alpha/sendungen/schulfernsehen/meilensteinetraummolekuel-kekule100.html
Inhalt des Films über Kekulé
3.
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/12/oc/vlu_organik/aromaten/reakti
onen/reaktionen_aromaten.vlu.html
Umfangreiche Darstellung der Reaktionen an
Aromaten samt Übungsaufgaben
4.
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/16/oc/explosivstoffe/explosivstoffe.
vlu.html
Material Sprengstoffe
5.
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/16/oc/explosivstoffe/explosivstoffe.
vlu/Page/vsc/de/ch/16/oc/explosivstoffe/05_nitroaromaten.vscml.html
kurzer Film zur Explosion von Bariumpikrat
117
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Farbstoffe im Alltag
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:
 Phänomene und Sachverhalte im Zusammenhang mit Theorien, übergeordneten
Prinzipien und Gesetzen der Chemie beschreiben und erläutern (UF1).
 chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und
strukturieren (UF3).
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
 sich mit anderen über chemische Sachverhalte und Erkenntnisse kritischkonstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch
Argumente belegen bzw. widerlegen (K4).
Kompetenzbereich Bewertung:
 begründet
die
Möglichkeiten
und
Grenzen
chemischer
und
anwendungsbezogener Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen,
naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten (B4).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Farbstoffe und Farbigkeit
Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten
118
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben III
Kontext: Farbstoffe im Alltag
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Farbstoffe und Farbigkeit
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 UF1 Wiedergabe
 UF3 Systematisierung
 E6 Modelle
 K3 Präsentation
 K4 Argumentation
 B4 Möglichkeiten und Grenzen
Zeitbedarf: 20 Std. à 45 Minuten
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept: Struktur – Eigenschaft
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Erarbeitung: Licht und Farbe,
Fachbegriffe
.
Die Sch lerinnen und Sch ler ….
Farben im Alltag
- Farbigkeit und Licht
- Absorptionsspektrum
erläutern Zusammenhänge zwischen
Lichtabsorption und Farbigkeit
fachsprachlich angemessen (K3).
Experiment: Fotometrie und
Absorptionsspektren
werten Absorptionsspektren
fotometrischer Messungen aus und
interpretieren die Ergebnisse (E5)
119
Organische Farbstoffe
- Farbe und Struktur
- Konjugierte
Doppelbindungen
- Donator-/
Akzeptorgruppen
- Mesomerie
- Azofarbstoffe
- Triphenylmethanfarbst
offe
erklären die Farbigkeit von
vorgegebenen Stoffen (u.a.
Azofarbstoffe,
Triphenylmethanfarbstoffe) durch
Lichtabsorption und erläutern den
Zusammenhang zwischen Farbigkeit
und Molekülstruktur mit Hilfe des
Mesomeriemodells (mesomere
Grenzstrukturen, Delokalisation von
Elektronen, Donator-/
Akzeptorgruppen (UF1, E6).
Arbeitsblatt: Kriterien für Farbigkeit
geben ein Reaktionsschema für die
Synthese eines Azofarbstoffes an und
erläutern die Azokupplung als
elektrophile Zweitsubstitution (UF1,
UF3)
Erarbeitung der Strukturen
Einfluss von konjugierten
Doppelbindungen bzw. Donator-/
Akzeptorgruppen
Lernaufgabe: Azofarbstoffe
Wiederholung: elektrophile
Substitution
Demonstrationsexperiment:
Farbwechsel von Phenolphthalein
Schülerexperiment: Synthese von
Fluorescein
erklären vergleichend die Struktur und
deren Einfluss auf die Farbigkeit
ausgewählter organischer Farbstoffe
(u.a. Azofarbstoffe,
Triphenylmethanfarbstoffe) (E6).
Verwendung von
Farbstoffen
- bedeutsame
Textilfarbstoffe
- Wechselwirkung
zwischen Faser
Farbstoff
recherchieren zur Herstellung,
Verwendung und Geschichte
ausgewählter organischer
Verbindungen und stellen die
Ergebnisse adressatengerecht vor
und (K2, K3).
demonstrieren an ausgewählten
Beispielen mit geeigneten Schemata
den Aufbau und die Funktion
„maßgeschneiderter“ olek le (K3).
Recherche: Farbige Kleidung im
Wandel der Zeit
Rückgriff auf die
Kunststoffchemie möglich
Schülerexperiment: Färben mit
Indigo und mit einem Direktfarbstoff
Diskussion und Vergleich
ggf. weitere Färbemethoden
Buch/Arbeitsblatt: Textilfasern und
Farbstoffe (Prinzipien der Haftung)
Wiederholung
zwischenmolekularer
Wechselwirkungen
Moderne Kleidung:
120
beschreiben und diskutieren aktuelle
Entwicklungen im Bereich organischer
Werkstoffe und Farbstoffe unter
vorgegebenen und selbstständig
gewählten Fragestellungen (K4).
Erwartungen
Recherche: Moderne Textilfasern
und Textilfarbstoffe – Herstellung,
Verwendung, Probleme
z.B. Azofarbstoffe und reduktive
Azospaltung
Erstellung von Postern und
Museumsgang
erklären Stoffeigenschaften und
Reaktionsverhalten mit
zwischenmolekularen
Wechselwirkungen (u.a. Van-derWaals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte,
Wasserstoff-brücken (UF3, UF4).
beurteilen Nutzen und Risiken
ausgewählter Produkte der
organischen Chemie unter
vorgegebenen Fragestellungen (B4).
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Lernaufgabe
Leistungsbewertung:
 Klausur, Präsentation, Protokolle
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
Zahlreiche Informationen zu Farbe und Farbstoffen sind z.B. im folgenden Lexikon zusammengestellt:
http://www.seilnacht.com/Lexikon/FLexikon.htm
Auch zu aktuelleren Entwicklungen findet man Material:
http://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/0/Heft/funktionelle+Farben.html
121
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Nitratbestimmung im Trinkwasser
Basiskonzepte (Schwerpunkt):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Energie
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Schülerinnen und Schüler können
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:
 Modelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen
Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen chemische Prozesse
erklären oder vorhersagen (E6).
Kompetenzbereich Kommunikation:
 chemische
Sachverhalte
und
Arbeitsergebnisse
unter
Verwendung
situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht
präsentieren (K3).
 sich mit anderen über chemische Sachverhalte und Erkenntnisse kritischkonstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch
Argumente belegen bzw. widerlegen (K4).
Kompetenzbereich Bewertung:
 fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Maßstäbe bei Bewertungen von
naturwissenschaftlich-technischen Sachverhalten unterscheiden und angeben
(B1).
 Auseinandersetzungen
und
Kontroversen
zu
chemischen
und
anwendungsbezogenen Problemen differenziert aus verschiedenen Perspektiven
darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten
(B2).
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption
Zeitbedarf: ca. 10 Std. à 45 Minuten
122
Q2 Leistungskurs – Unterrichtsvorhaben IV
Kontext: Nitratbestimmung im Trinkwasser
Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe
Inhaltlicher Schwerpunkt:
 Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption
Zeitbedarf: ca. 10 Stunden à 45 Minuten
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Konkretisierte
Kompetenzerwartungen des
Kernlehrplans
Die Sch lerinnen und Sch ler …
Nitrat im Trinkwasser – ein
Problem?
Bestimmung des
Nitratgehaltes
Transmission, Absorption,
Extinktion
Lambert-Beer-Gesetz
Erstellen einer Kalibriergeraden
erläutern Zusammenhänge zwischen
Lichtabsorption und Farbigkeit
fachsprachlich angemessen (K3).
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
 E2 Wahrnehmung und Messung
 E5 Auswertung
 K1 Dokumentation
 K3 Präsentation
 B1 Kriterien
 B2 Entscheidungen
Basiskonzepte (Schwerpunkte):
Basiskonzept Struktur – Eigenschaft
Basiskonzept Energie
Lehrmittel/ Materialien/ Methoden,
wie z.B.
Verbindliche Absprachen
Didaktisch-methodische
Anmerkungen
Zeitungsartikel zum Thema „Nitrat im
Trinkwasser“ oder „ ineralwasser zur
Zubereitung von Babynahrung“
Internetrecherche oder
Auswertung vorgegebener
Materialien der Lehrkraft
Recherche: Gefahren durch Nitrat
Erstellung eines Handouts
Schülerexperiment: Bestimmung des
Nitrats im Trinkwasser mit
Teststäbchen
Methodenreflexion
Information: Identifizieren der
Nachweisreaktion als Azokupplung
Nachvollzug der
Reaktionsschritte, ggf.
Wiederholung Farbstoffe,
Redoxreaktion
123
Bestimmung des Nitratgehalts
im Wasser
Wie ist der Nitratgehalt von
Wasserproben einzuordnen?
werten Absorptionsspektren
fotometrischer Messungen aus und
interpretieren die Ergebnisse (E5).
Arbeitsblatt:
Konzentrationsabhängigkeit der
Extinktion (Lambert-Beer-Gesetz)
berechnen aus Messwerten zur
Extinktion mithilfe des Lambert-BeerGesetzes die Konzentration von
Farbstoffen in Lösungen (E5).
Projekt / Schülerexperiment (unter
Einsatz eines Testbestecks zur
kolorimetrischen Bestimmung von
Nitrat-Ionen):
Herstellung von Kalibrierlösungen,
Bestimmung der Extinktionen der
Lösungen, Grafische Auswertung der
Messwerte, Bestimmung der
Nitratkonzentration mehrerer
Wasserproben
gewichten Analyseergebnisse (u. a.
fotometrische Messung) vor dem
Hintergrund umweltrelevanter
Fragestellungen (B1, B2).
Diskussion: Vorgehensweise,
Messergebnisse und Methoden
Alternativ: Ableitung des
Lambert-Beer-Gesetzes im
Schülerexperiment
Möglichkeit zur Wiederholung
der analytischen Verfahren und
zum Vergleich
Recherche: Messwerte Wasserwerk,
Grenzwerte, Bedeutung des Nitrats,
Problematik bei der Düngung
Bewertung: Landwirtschaft und
Nitratbelastung in den Wasserproben
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Vortrag/Beiträge zum Aufbau eines Fotometers und des Lambert-Beer-Gesetzes, Wiederholung „Herstellen eines Azofarbstoffes“:
Nachweisreaktion auf Nitrationen
Leistungsbewertung:
 Experimentell ermittelte Werte: Kalibiergerade, Nitratgehalt im Wasser, Recherche-Ergebnisse: Handout zu den Gefahren durch Nitrat,
Problematik durch die Düngung
124
 Nitratbelastung: multiperspektivische Darstellung des Problems samt Bestimmung eines eigenen Standpunkts
Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:
1.
http://www.chemieunterricht.de/dc2/rk/rk-lbg.htm
Material und Versuchsbeschreibung zum Lambert-Beer-Gesetz
2.
http://www.zdf.de/planet-e/nitratbelastung-im-grundwasser-durch-guelleduengung-aus-massentierhaltung-39250414.html
Die Reportage thematisiert das Überschreiten des Grenzwertes
für Nitrat im Trinkwasser.
3.
http://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/grundwasser/
nutzung-belastungen/naehr-schadstoffe
Information des Umweltbundesamtes zur Belastung des
Trinkwassers mit Nährstoffen
125
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit
In Absprache mit der Lehrerkonferenz sowie unter Berücksichtigung des
Schulprogramms hat die Fachkonferenz Chemie die folgenden fachmethodischen
und fachdidaktischen Grundsätze beschlossen. In diesem Zusammenhang beziehen
sich die Grundsätze 1 bis 14 auf fächerübergreifende Aspekte, die auch Gegenstand
der Qualitätsanalyse sind, die Grundsätze 15 bis 27 sind fachspezifisch angelegt.
Überfachliche Grundsätze:
1.)
2.)
3.)
4.)
5.)
6.)
7.)
8.)
9.)
10.)
11.)
12.)
13.)
14.)
Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und
bestimmen die Struktur der Lernprozesse.
Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem
Leistungsvermögen der Schülerinnen und Schüler.
Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt.
Medien und Arbeitsmittel sind lernernah gewählt.
Die Schülerinnen und Schüler erreichen einen Lernzuwachs.
Der Unterricht fördert und fordert eine aktive Teilnahme der Lernenden.
Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Lernenden und bietet
ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen.
Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen
Schülerinnen und Schüler.
Die Lernenden erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden
dabei unterstützt.
Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Einzel-, Partner- bzw.
Gruppenarbeit sowie Arbeit in kooperativen Lernformen.
Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum.
Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten.
Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt.
Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht.
Fachliche Grundsätze:
15.) Der Chemieunterricht ist problemorientiert und an Unterrichtsvorhaben und
Kontexten ausgerichtet.
16.) Der Chemieunterricht ist kognitiv aktivierend und verständnisfördernd.
17.) Der Chemieunterricht unterstützt durch seine experimentelle Ausrichtung
Lernprozesse bei Schülerinnen und Schülern.
18.) Im Chemieunterricht wird durch Einsatz von Schülerexperimenten Umwelt- und
Verantwortungsbewusstsein gefördert und eine aktive Sicherheits- und
Umwelterziehung erreicht.
19.) Der Chemieunterricht ist kumulativ, d.h., er knüpft an die Vorerfahrungen und
das Vorwissen der Lernenden an und ermöglicht den Erwerb von Kompetenzen.
20.) Der Chemieunterricht fördert vernetzendes Denken und zeigt dazu eine über die
verschiedenen Organisationsebenen bestehende Vernetzung von chemischen
Konzepten und Prinzipien mithilfe von Basiskonzepten auf.
126
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
21.) Der Chemieunterricht folgt dem Prinzip der Exemplarizität und gibt den
Lernenden die Gelegenheit, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten möglichst
anschaulich in den ausgewählten Problemen zu erkennen.
22.) Der Chemieunterricht bietet nach Erarbeitungsphasen immer auch Phasen der
Metakognition, in denen zentrale Aspekte von zu erlernenden Kompetenzen
reflektiert werden.
23.) Im Chemieunterricht wird auf eine angemessene Fachsprache geachtet.
Schülerinnen und Schüler werden zu regelmäßiger, sorgfältiger und
selbstständiger Dokumentation der erarbeiteten Unterrichtsinhalte angehalten.
24.) Der Chemieunterricht ist in seinen Anforderungen und im Hinblick auf die zu
erreichenden Kompetenzen und deren Teilziele für die Schülerinnen und
Schüler transparent.
25.) Im Chemieunterricht werden Diagnoseinstrumente zur Feststellung des
jeweiligen Kompetenzstandes der Schülerinnen und Schüler durch die
Lehrkraft, aber auch durch den Lernenden selbst eingesetzt.
26.) Der Chemieunterricht bietet immer wieder auch Phasen der Übung und des
Transfers auf neue Aufgaben und Problemstellungen.
27.) Der Chemieunterricht bietet die Gelegenheit zum regelmäßigen wiederholenden
Üben sowie zu selbstständigem Aufarbeiten von Unterrichtsinhalten.
127
Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
2.3
Grundsätze der Leistungsbewertung und
Leistungsrückmeldung
Auf der Grundlage von § 48 SchulG, § 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des
Kernlehrplans Chemie hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem entsprechenden
schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung
und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nachfolgenden Absprachen stellen die
Minimalanforderungen an das lerngruppenübergreifende gemeinsame Handeln der
Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen
ergänzend weitere der in den Folgeabschnitten genannten Instrumente der
Leistungsüberprüfung zum Einsatz.
Überprüfungsformen
In Kapitel 3 des KLP GOSt Chemie werden Überprüfungsformen in einer nicht
abschließenden Liste vorgeschlagen. Diese Überprüfungsformen zeigen
Möglichkeiten auf, wie Schülerkompetenzen nach den oben genannten
Anforderungsbereichen sowohl im Bereich der „sonstigen itarbeit“ als auch im
Bereich „Klausuren“ berpr ft werden können
Beurteilungsbereich: Sonstige Mitarbeit
Folgende Aspekte sollen bei der Leistungsbewertung der sonstigen Mitarbeit eine
Rolle spielen (die Liste ist nicht abschließend).:














Klarheit und Richtigkeit beim Veranschaulichen, Zusammenfassen und
Beschreiben chemischer Sachverhalte
sichere Verfügbarkeit chemischen Grundwissens
situationsgerechtes Anwenden geübter Fertigkeiten
angemessenes Verwenden der chemischen Fachsprache
konstruktives Umgehen mit Fehlern
fachlich sinnvoller, sicherheitsbewusster und zielgerichteter Umgang mit
Experimentalmaterialien
Sicherheit, Eigenständigkeit und Kreativität beim Anwenden fachspezifischer
Methoden und Arbeitsweisen
Verständlichkeit und Präzision beim zusammenfassenden Darstellen und
Erläutern von Lösungen einer Einzel-, Partner-, Gruppenarbeit oder einer
anderen Sozialform sowie konstruktive Mitarbeit bei dieser Arbeit
zielgerichtetes Beschaffen von Informationen
Erstellen von nutzbaren Unterrichtsdokumentationen, ggf. Portfolio
Klarheit,
Strukturiertheit,
Fokussierung,
Zielbezogenheit
und
Adressatengerechtigkeit von Präsentationen, auch mediengestützt
sachgerechte
Kommunikationsfähigkeit
in
Unterrichtsgesprächen,
Kleingruppenarbeiten und Diskussionen
Einbringen kreativer Ideen
Ergebnisse
von
schriftlichen
Übungen
(angekündigt)
und
Hausaufgabenüberprüfungen.
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Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Beurteilungsbereich: Klausuren
Verbindliche Absprache: Die Aufgaben für Klausuren in parallelen Kursen werden im
Vorfeld abgesprochen und nach Möglichkeit gemeinsam gestellt.
Für Aufgabenstellungen mit experimentellem Anteil gelten die Regelungen, die in
Kapitel 3 des KLP formuliert sind.
Einführungsphase:
Sowohl im ersten als auch im zweiten Halbjahr wir je eine Klausur (je 90 Minuten)
geschrieben.
Qualifikationsphase 1:
2 Klausuren pro Halbjahr (je 90 Minuten im GK und je 135 Minuten im LK), wobei in
einem Fach die erste Klausur im 2. Halbjahr durch 1 Facharbeit ersetzt werden kann
bzw. muss.
Qualifikationsphase 2.1:
2 Klausuren (je 135 Minuten im GK und je 180 Minuten im LK)
Qualifikationsphase 2.2:
1 Klausur, die – was den formalen Rahmen angeht – unter Abiturbedingungen
geschrieben wird.
Die Leistungsbewertung in den Klausuren wird mit Blick auf die schriftliche
Abiturprüfung mit Hilfe eines Kriterienrasters („Erwartungshorizont“) durchgef hrt,
welches neben den inhaltsbezogenen Teilleistungen auch darstellungsbezogene
Leistungen ausweist. Dieses Kriterienraster wird den korrigierten Klausuren beigelegt
und Schülerinnen und Schülern auf diese Weise transparent gemacht.
Die Zuordnung der Punkte zu den Notenstufen orientiert sich am Zuordnungsschema
des Zentralabiturs.
Grundsätze der Leistungsrückmeldung und Beratung:
Für Präsentationen, Arbeitsprotokolle, Dokumentationen und andere Lernprodukte
der sonstigen Mitarbeit erfolgt eine Leistungsrückmeldung, bei der inhalts- und
darstellungsbezogene Kriterien angesprochen werden. Hier werden zentrale Stärken
als auch Optimierungsperspektiven für jede Schülerin bzw. jeden Schüler
hervorgehoben.
Die Leistungsrückmeldungen bezogen auf die mündliche Mitarbeit erfolgen auf
Nachfrage der Schülerinnen und Schüler außerhalb der Unterrichtszeit, spätestens
aber in Form von mündlichem Quartalsfeedback oder Eltern-/Schülersprechtagen.
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Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
Auch hier erfolgt eine individuelle Beratung im Hinblick auf Stärken und
Verbesserungsperspektiven.
Für jede mündliche Abiturprüfung (im 4. Fach oder bei Abweichungs- bzw.
Bestehensprüfungen im 1. bis 3. Fach) wird ein Kriterienraster für den ersten und
zweiten Prüfungsteil vorgelegt, aus dem auch deutlich die Kriterien für eine gute und
eine ausreichende Leistung hervorgehen.
2.4 Lehr- und Lernmittel
Für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe II sind am MCG derzeit die folgenden
Lehrwerke eingeführt:
Einführungsphase:
„Chemie heute SII“, Einf hrungsphase, Ausgabe 2014 f r NRW, Schroedel-Verlag,
ISBN: 978-3-507-12220-8
Qualifikationsphase:
Im Grundkurs: „Chemie heute SII“, Gesamtband, Ausgabe 2009, Schroedel-Verlag,
ISBN: 978-3-507-10652-9
Im Leistungskurs: „Chemie heute SII“, Gesamtband, Ausgabe 2014 f r NRW,
Schroedel-Verlag, ISBN: 978-3-507-11255-1
Die Schülerinnen und Schüler arbeiten die im Unterricht behandelten Inhalte in
häuslicher Arbeit mithilfe des Lehrbuchs nach.
Zu ihrer weiteren Unterstützung besteht in Absprache mit der Lehrerin/ dem Lehrer
die Möglichkeit, z.B. Link-Listen zu erhalten oder individuelle Termine zu erhalten.
Ferner steht im Selbstlernzentrum der Schule sowohl ein Computerraum sowie eine
ausladende Bibliothek der Fachgruppe Chemie zur Verfügung mit zahlreichen
Lehrwerken und Anregungen.
Unterstützende Materialien sind z.B. über die angegebenen Links bei den
konkretisierten Unterrichtsvorhaben angegeben. Diese findet man unter:
http://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigators-ii/
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Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
3
Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen
Die Fachkonferenz Chemie hat sich im Rahmen des Schulprogramms für folgende
zentrale Schwerpunkte entschieden:
Zusammenarbeit mit anderen Fächern
Durch die unterschiedliche Belegung von Fächern können Schülerinnen und Schüler
Aspekte aus anderen Kursen mit in den Chemieunterricht einfließen lassen. Es wird
Wert darauf gelegt, dass in bestimmten Fragestellungen die Expertise einzelner
Schülerinnen und Schüler gesucht wird, die aus einem von ihnen belegten Fach
genauere Kenntnisse mitbringen und den Unterricht dadurch bereichern.
Betriebspraktikum in der EF
Im Rahmen der DQ absolvieren die TeilnehmerInnen dieses Profils ihr Praktikum in
einem Betrieb mit chemischer Ausrichtung. Eine Liste für geeignete Unternehmen
liegt vor. Weiterhin steht diese Möglichkeit auch SchülerInnen offen, die nicht an der
DQ teilnehmen.
Vorbereitung auf die Erstellung der Facharbeit
Um eine einheitliche Grundlage für die Erstellung und Bewertung der Facharbeiten in
der
Jahrgangsstufe
Q1
zu
gewährleisten,
findet
im
Vorfeld
des
Bearbeitungszeitraums ein fachübergreifender Projekttag („Info-Wandertag“) statt.
Die AG Facharbeit hat schulinterne Kriterien für die Erstellung einer Facharbeit
angefertigt, die die unterschiedlichen Arbeitsweisen in den Fachbereichen
berücksichtigen. Im Verlauf des Projekttages werden den Schülerinnen und Schülern
in einer zentralen Veranstaltung und in Gruppen diese schulinternen Kriterien
vermittelt.
Doppelqualifikation Chemie – Abitur und Ausbildung zum/zur CTA
Informationen hierzu sind u.a. dem Flyer der Schule bzw. dem Lehrplan zur DQ (u.a.
als Download erhältlich unter www.mcg-neuss.de) zu entnehmen (s. auch S. 3f.
oben).
Exkursionen
In der Gymnasialen Oberstufe sollen in Absprache mit der Stufenleitung nach
Möglichkeit unterrichtsbegleitende Exkursionen durchgeführt werden. Diese sollen
im Unterricht vor- bzw. nachbereitet werden.
Im Rahmen der DQ werden Exkursionen zum Heinrich-Hertz-Berufskolleg in
Düsseldorf sowie zur Fachhochschule Niederrhein (Standort Krefeld), an der auch
ein Universitätspraktikum stattfindet, unternommen.
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Fachschaft Chemie
vereinigt mit dem Theodor-Schwann-Gymnasium
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Qualitätssicherung und Evaluation
Evaluation des schulinternen Curriculums
Das schulinterne Curriculum stellt keine starre Größe dar, sondern ist als „lebendes
Dokument“ zu betrachten. Dementsprechend werden die Inhalte stetig berpr ft, um
ggf. Modifikationen vornehmen zu können. Die Fachkonferenz trägt durch diesen
Prozess zur Qualitätsentwicklung und damit zur Qualitätssicherung des Faches
Chemie bei.
Die Evaluation erfolgt jährlich. Zu Schuljahresbeginn werden die Erfahrungen des
vergangenen Schuljahres in der Fachschaft gesammelt, bewertet und eventuell
notwendige Konsequenzen und Handlungsschwerpunkte formuliert.
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